JPH07188842A

JPH07188842A - 冷間圧延用ワークロール

Info

Publication number: JPH07188842A
Application number: JP5330961A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Shimizu; 茂樹清水
Original assignee: Kanto Special Steel Works Ltd
Current assignee: Kanto Special Steel Works Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25
Also published as: US5505682A

Abstract

(57)【要約】【目的】研削性にすぐれた冷間圧延用ワークロールを提
供する。【構成】Ｃ:0.70 〜1.20％、 Si:0.15〜1.0 ％、 M
n:0.15〜1.00％、Cr:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以下、
Ti: 0.0029 ％以下、Ｖ:0.1〜0.49％、 Ni: 0〜
1.0 ％、残部鉄および不可避的不純物より成る鋼組成の
鍛鋼製とする。好ましくは、ミクロ組織を構成する炭化
物の最大粒径を1.50μｍ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属圧延用ワークロー
ル、特に、研削性にすぐれた鍛鋼製焼入ロールに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼帯およびアルミニウムの冷間圧
延用ワークロールとしては、重量比でＣ:0.75 〜1.20
％、Cr: ２〜５％、Mo:0.15 〜0.55％の成分を基本と
し、Ni: ２％以下、Ｖ:0.5％以下を適宜添加した鍛鋼製
焼入ロールが主として使用されてきた (特開昭55−1009
65号公報参照) 。

【０００３】しかし、最近の冷間圧延においては被圧延
物の表面性状に関する要求が高度化しているため、圧延
に供されるワークロールの研削性が極めて重要となって
いる。すなわち、一定の条件で研削加工されたワークロ
ールの表面は所定の粗さ範囲内に入る必要があるばかり
でなく、スクラッチ状のキズやミクロな点状のキズが少
ないことが要求されている。

【０００４】これらの要求に対し、上記公報開示の成分
範囲のロールでは、スクラッチキズの発生を抑制し、か
つ所定の粗さ範囲内に安定的に仕上加工することが困難
であり、研削条件の変更や、研削者の熱練技術に依存せ
ざるを得なかった。

【０００５】かかる問題を、使用されるワークロールの
材質変更によって解決しようとする提案 (特開平１−10
4750号公報参照) もある。しかし、この提案の成分範囲
のロールは、研削性に関わる大半の要求を満たすもので
はあるが、微細な研削スクラッチが問題とされる分野、
例えばPS版とよばれるオフセット印刷用の版材として使
用されるアルミニウムの冷間圧延等においては充分でな
く、本質的な改善には至っていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、研削性にすぐれた冷間圧延
用ワークロールを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従来からロールの研削性
を改善するために、ロール材質面、製法面および研削技
術の両面から種々の試みがなされてきたが、いずれも再
現性のある本質的な解決には至っていない。

【０００８】そこで、本発明者は、上記目的を達成すべ
く、ロールの研削性に影響するロール材質上の要因につ
いて詳細な調査、研究を行い、研削性、特に、研削粗さ
の大小および研削スクラッチの発生は、ロール中のチタ
ン炭窒化物量およびミクロ組織を構成する炭化物の組成
および形状に大きく影響されることを知り、これらを形
成するチタンおよびバナジウム含有量、さらには炭化物
形状を規制することによってロールの研削性が著しく、
かつ安定的に改善されることを見い出し、本発明を完成
した。

【０００９】ここに、本発明は、重量比で、Ｃ:0.70 〜
1.20％、Si:0.15 〜1.00％、Mn:0.15 〜1.00％、Cr:1.5
〜5.5 ％、Mo:0.60 ％以下、Ti: 0.0029％以下、Ｖ:0.1
0 〜0.49％、Ni: 0 〜1.0 ％、残部鉄および不可避的不
純物より成る鋼組成を有する、研削性にすぐれた鍛鋼製
冷間圧延用ワークロールである。

【００１０】また、別の面からは、本発明は、重量比
で、Ｃ:0.70 〜1.20％、Si:0.15 〜1.00％、Mn:0.15 〜
1.00％、Cr:1.5〜5.5 ％、Mo:0.60 ％以下、Ti: 0.0029
％以下、Ｖ:0.10 〜0.49％、Ni: 0 〜1.0 ％、残部鉄お
よび不可避的不純物より成る鋼組成を有し、かつミクロ
組織を構成する炭化物の最大粒径が1.50μｍ以下であ
る、研削性にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロールで
ある。

【００１１】

【作用】次に、本発明にかかるワークロールの鋼組成お
よびミクロ組織が研削性に及ぼす作用を説明する。研削
仕上げ加工されて使用されるワークロールに発生するス
クラッチキズの大半は、ロール研削時に砥粒の脱落によ
って形成されるものであり、同一条件で研削加工を行っ
てもロールによってスクラッチキズの発生に差がある。
さらに、問題とされるスクラッチキズと研削粗さをロー
ルの化学組成およびミクロ組織との間には次のような関
連が見られる。

【００１２】ロール中のチタン含有量の上限を規制す
ることによって、所定の粗さに仕上げやすいという意味
において、確かに研削性は向上するが、これは逆に研削
時に単位砥粒への負荷を増大させることになり、結果と
して脱落砥粒の発生が促進され、スクラッチキズが発生
しやすくなる。

【００１３】ロールのミクロ組織中に存在するクロム
炭化物主体の残留炭化物の分布状態、なかでも残留炭化
物の平均粒径も脱落砥粒の発生による研削スクラッチキ
ズの発生に影響を及ぼし、最大粒径が大きく、不均一に
分布するほどスクラッチキズは発生しやすくなる。

【００１４】したがって、本発明にあっては、ロール研
削時に脱落砥粒の発生による研削スクラッチキズの発生
を抑え、かつ所定範囲内の粗さも得られるという意味の
研削性を、ロールの化学成分、好ましくはさらに炭化物
の最大粒径を限定することによって改善するものであ
る。

【００１５】以下に上記関連およびのもつ技術的意
味について説明する。関連は、ロール中のチタン炭窒
化物は高硬度であるために研削時に砥粒の目こぼれおよ
び目つぶれを促進する結果、粗さを得られ難くする。そ
のため可能な限り少なくすることが望ましい。しかし、
逆に余り少ないと上記のごとく脱落砥粒の発生による研
削スクラッチキズの発生を促進することから、必要とす
る粗さが達成できる範囲内で脱落砥粒の発生を抑える効
果のある元素の添加が有効であることを示している。

【００１６】関連は、残留炭化物もチタン炭窒化物同
様、基地マルテンサイト組織に比べ高硬度であるために
研削時に砥粒の目こぼれおよび目つぶれを促進する作用
を有しているが研削粗さに対する影響程度はチタン炭窒
化物に比べ小さい。しかし、脱落砥粒の発生に対しては
影響することを示すものである。

【００１７】以下、本発明において鋼組成を前述のよう
に規定した理由についてその作用とともに説明する。な
お、本明細書においては、特にことわりがない限り、
「％」は「重量％」を意味するものとする。まず、本発
明にかかわるワークロールの組成を限定する理由を述べ
る。

【００１８】Ｃ:Ｃは、鋼の焼入性に関する最も重要な
元素であり、後記Crと結合して炭化物を形成し、耐摩耗
性を付与するのに重要な元素である。その添加量が0.7
％未満であるとワークロールとしての必要硬さが得られ
ず、一方1.2 ％を越えると炭化物分布が不均一となり、
靱性および主として研削性の低下を招く。このため、0.
7〜1.2 ％の範囲で添加する。好ましくは、0.75〜0.95
％である。

【００１９】Si、Mn:SiおよびMnは、製鋼過程での脱酸
剤および焼入性向上元素としてそれぞれ0.15％以上必要
であるが、過度に添加すると鋼の清浄性を害するのでい
ずれも１％を上限とする。

【００２０】Cr:Crは、炭化物を形成し、同時に焼入性
の向上に有効な元素であるが、添加量が1.5 ％未満であ
るとその効果は充分でなく、一方5.5 ％を越えると炭化
物分布が不均一となり研削性が損なわれるので5.5 ％を
上限とする。好ましくは、2.5 〜5.0 ％である。

【００２１】Mo:Moは、焼入性を向上させるが、0.6 ％
を越えると研削性を阻害すると同時に高価であるので、
0.6 ％を上限とする。

【００２２】Ti:Tiは本発明の目的に対してＶとともに
非常に重要な元素である。すなわち、Tiの過剰な存在は
極めて硬質なチタン炭窒化物を形成し、ロールの研削
性、特に研削粗さを低下させる。一方、逆に少なすぎる
と研削性が過剰となり、前述の如く脱落砥粒によるスク
ラッチの発生を促進する。

【００２３】本発明においては、粗さ確保の観点から上
限を0.0029％とするが、これによって発生するスクラッ
チは後述するＶの添加によって抑制される。Ｖ:Ｖは前述の如く、本発明の目的達成に対してTiとと
もに非常に重要な影響を及ぼす元素である。Ｖは一般的
に結晶粒の微細化および焼入性向上に有効な元素とされ
るが、本発明が対象とする研削性が重要とされる冷間圧
延用ワークロールには、研削性の観点から従来、高々0.
15％未満の添加が一般的であった。

【００２４】しかし、本発明においてはＶの添加量は前
述のTi含有量との関連において限定するものであり、Ti
含有量が0.0029％以下の場合、Ｖの添加量が0.10％未満
では脱落砥粒によるスクラッチが発生するため望ましく
ない。一方、0.49％を越すと必要とする粗さが得られな
くなるため0.10〜0.49％の範囲で添加する。好ましくは
0.15〜0.35％である。

【００２５】Ni:Niは、焼入性の向上に有効な元素であ
り、本発明には必要に応じて添加されるが、多量に添加
されると炭化物の球状化を阻害し、冷間圧延用ワークロ
ールとしての必要な硬さが得られなくなるので、添加す
る場合、1.0 ％を上限とする。

【００２６】次に、本発明にあっては、好ましくは、残
留炭化物の最大粒径を限定するが、その限定理由につい
て述べる。まず、本発明にかかるワークロールは上述の
ような鋼組成を有する鋼を溶製してから一般には、電気
炉溶製後、エレクトロスラグ再溶製法によってロール素
材とし、通常胴径250 〜700mm のロールに鍛造成形し、
最終的に焼入れ、焼戻しの熱処理を行って製作する。

【００２７】したがって、本発明が対象とする研削性が
重視されるような冷間圧延用ワークロールの組織は、低
温焼戻しマルテンサイト基地中に少量の (10％以下) 微
細かつ分散したクロム炭化物主体の残留炭化物からなっ
ている。

【００２８】前述の如くこの残留炭化物は、基地に比べ
硬質であるために研削中に砥粒の脱落を促進させる作用
を有している。また、この作用は炭化物が粗大でかつ不
均一に分布するほど顕著であり、本発明者の研究によれ
ば最大粒径が1.50μｍ以上で有害となる。好ましくは、
炭化物の最大粒径が0.80μm 以下とする。この最大粒径
は同一鋼組成であっても、焼鈍、焼入前調質処理および
焼入の各熱処理条件を制御することによって変化させ得
る。

【００２９】すなわち、チタン含有量を規定する前述の
ロールでも良好な研削性が得られるが、さらに最大粒径
が1.50μｍ以下、好ましくは0.80μm 以下とすることに
よって、極めて効果が大となる。なお、ここに「炭化
物」とは前述のようにCr炭化物を主体とするものである
が、具体的にはFe、Mo、V の炭化物を含むことのあるCr
炭化物をいう。ちなみに、Ti炭窒化物は、直線状の多辺
で構成される多面形の形状をなし、最大約10μｍの寸法
を有する。次に、本発明をその実施例によってさらに具
体的に説明する。

【００３０】実施例１本例では、ロール組成におけるTiおよびＶの適正添加量
および適正炭化物形状の臨界性を示す。表１に示す鋼組
成を有する200 mm胴径の小型ロールを作り、一定の研削
条件で研削を行い、表面の粗さ、スクラッチ等について
比較評価した。結果を表２にまとめて示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】すなわち、一定の条件で研削して得られる
粗さは、主としてロールのTiおよびＶ含有量に影響さ
れ、両者が少ないほど大きくなる。また、スクラッチキ
ズは、主としてロールのTi含有量および残留炭化物の最
大粒径に影響され、Ti含有量が少ないほど、さらには残
留炭化物の最大粒径が大きいほど発生するが、両者の影
響程度としてはTi含有量の影響が強い。

【００３４】これらの結果は、ロール中のＶおよびTi含
有量、さらに残留炭化物の最大粒径を最適範囲に限定す
ることによって、適正な研削粗さが得やすく、スクラッ
チキズの発生の少ない、研削性にすぐれたロールの製造
が可能であることを示している。

【００３５】以上の結果から、必要とする粗さが達成で
きる範囲内で脱落砥粒の発生を抑える効果のあるロール
の化学成分および炭化物形状を限定することによって上
記研削性に関わる問題を解決できることが分かる。

【００３６】実施例２本例では、表３に示す鋼組成を有するロールであって、
研削性が重視されるアルミニウムのPS版冷間圧延用鍛鋼
ワークロールを製作し、実施例１と同様の研削試験を行
った。

【００３７】結果は同じく表３に示す。これらの結果か
らも分かるように、いずれのロールにあっても所定の粗
さが達成され、かつスクラッチも問題ない良好な研削性
が確認された。

【００３８】

【表３】

【００３９】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
冷間圧延用ワークロールの研削性を容易にかつ安定的に
改善することが可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、Ｃ:0.70 〜1.20％、 Si:0.15〜1.00％、 Mn:0.15〜
1.00％、 Cr:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以下、 Ti: 0.002
9 ％以下、Ｖ:0.10 〜0.49％、 Ni: 0〜1.0 ％、残部鉄および不可避的不純物より成る鋼組成を有する、
研削性にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロール。
【請求項２】重量比で、Ｃ:0.70 〜1.20％、 Si:0.15〜1.00％、 Mn:0.15〜
1.00％、 Cr:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以下、 Ti: 0.002
9 ％以下、Ｖ:0.10 〜0.49％、 Ni: 0〜1.0 ％、残部鉄および不可避的不純物より成る鋼組成を有し、か
つミクロ組織を構成する炭化物の最大粒径が1.50μｍ以
下である、研削性にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロ
ール。