JPH09287614A - 高強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロール - Google Patents
高強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロールInfo
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- JPH09287614A JPH09287614A JP10033496A JP10033496A JPH09287614A JP H09287614 A JPH09287614 A JP H09287614A JP 10033496 A JP10033496 A JP 10033496A JP 10033496 A JP10033496 A JP 10033496A JP H09287614 A JPH09287614 A JP H09287614A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高熱伝導性、低熱膨張性、ならい性等のカー
ボンの性質を生かしながら、高強度、高耐摩耗性等の特
性を有し、ロールプロフィールが変化することなく、高
温、または通電加熱時の鋼板搬送性に優れ、かつ長時間
の使用においても損傷を受けない長寿命のロールを提供
する。 【解決手段】 金属軸の上に、カーボンスリーブの焼き
ばめにより形成したカーボン層を設け、その上に金属ス
リーブの焼きばめにより形成した金属層を設け、さらに
該金属層の表面に溶射により形成した結合用金属層を介
して、溶射により形成したセラミックスまたはサーメッ
トで構成された最表層を設けたことを特徴とする高強
度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロールである。
ボンの性質を生かしながら、高強度、高耐摩耗性等の特
性を有し、ロールプロフィールが変化することなく、高
温、または通電加熱時の鋼板搬送性に優れ、かつ長時間
の使用においても損傷を受けない長寿命のロールを提供
する。 【解決手段】 金属軸の上に、カーボンスリーブの焼き
ばめにより形成したカーボン層を設け、その上に金属ス
リーブの焼きばめにより形成した金属層を設け、さらに
該金属層の表面に溶射により形成した結合用金属層を介
して、溶射により形成したセラミックスまたはサーメッ
トで構成された最表層を設けたことを特徴とする高強
度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロールである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理炉で用いら
れる鋼板搬送用ロール、鋼板通電加熱用の通電ロール、
あるいは鋼板押さえロールなどに用いられるロールに関
するものである。
れる鋼板搬送用ロール、鋼板通電加熱用の通電ロール、
あるいは鋼板押さえロールなどに用いられるロールに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属の焼鈍、例えば冷延鋼板の連続焼鈍
で使用される炉内搬送用ロールには、接触する鋼板の温
度が雰囲気温度より低い場合、鋼板に接触するロール中
央部の温度が低く、エッジ部が高温になって温度分布が
生じる。この温度分布に応じて、ロール中央がへこんだ
凹型のクラウンが生じる。逆に、接触する鋼板の温度が
雰囲気温度より高い場合、鋼板に接触するロール中央部
の温度が高く、エッジ部の温度が低くなって、凸型のク
ラウンが生じる。
で使用される炉内搬送用ロールには、接触する鋼板の温
度が雰囲気温度より低い場合、鋼板に接触するロール中
央部の温度が低く、エッジ部が高温になって温度分布が
生じる。この温度分布に応じて、ロール中央がへこんだ
凹型のクラウンが生じる。逆に、接触する鋼板の温度が
雰囲気温度より高い場合、鋼板に接触するロール中央部
の温度が高く、エッジ部の温度が低くなって、凸型のク
ラウンが生じる。
【０００３】このようにロールにクラウンが生じた状態
では、鋼板に温度分布や張力分布がついて、形状が悪化
し、耳波や絞りなどが生じやすくなる。また、鋼板の幅
が変化したときには、ロールのプロフィールも変化し
て、鋼板形状が不安定になりやすいため、ロールのプロ
フィールが安定するまで低速で操業しなければならな
い、などの問題が有った。
では、鋼板に温度分布や張力分布がついて、形状が悪化
し、耳波や絞りなどが生じやすくなる。また、鋼板の幅
が変化したときには、ロールのプロフィールも変化し
て、鋼板形状が不安定になりやすいため、ロールのプロ
フィールが安定するまで低速で操業しなければならな
い、などの問題が有った。
【０００４】また、鋼板の通電ロール、あるいは鋼板の
挟持式通電における押さえロールでは、ロールにクラウ
ンが生じると鋼板への接触圧力が部分的に低下して、鋼
板とロールの間にスパークが発生する結果、鋼板、ロー
ルの双方に溶融痕が生じ、製品品質の低下、ロール寿命
の低下をもたらすという問題があった。このように、ロ
ールのプロフィールが変化すると種々の不都合が生じる
ため、ロール表面温度を均一にする対策、あるいは高熱
伝導率、かつ低熱膨張係数の材質適用が検討されてき
た。
挟持式通電における押さえロールでは、ロールにクラウ
ンが生じると鋼板への接触圧力が部分的に低下して、鋼
板とロールの間にスパークが発生する結果、鋼板、ロー
ルの双方に溶融痕が生じ、製品品質の低下、ロール寿命
の低下をもたらすという問題があった。このように、ロ
ールのプロフィールが変化すると種々の不都合が生じる
ため、ロール表面温度を均一にする対策、あるいは高熱
伝導率、かつ低熱膨張係数の材質適用が検討されてき
た。
【０００５】特開昭５７−１３６７９３号公報には、磁
束密度が高くなる部分の抵抗値が大きくなるように、ロ
ール表面に導電性磁性体膜を形成し、誘導加熱により一
様な温度分布を得る方法が記載されている。また、特開
昭６１−７９７３３号公報には、ロール表面を導電性セ
ラミックスで構成し、通電加熱可能とした搬送用ロール
が記載されている。このロールを用いると、導電性セラ
ミックスに通電した際の抵抗加熱によりロール幅方向の
温度分布を均一化することができ、ロールのプロフィー
ルが一定になるとしている。
束密度が高くなる部分の抵抗値が大きくなるように、ロ
ール表面に導電性磁性体膜を形成し、誘導加熱により一
様な温度分布を得る方法が記載されている。また、特開
昭６１−７９７３３号公報には、ロール表面を導電性セ
ラミックスで構成し、通電加熱可能とした搬送用ロール
が記載されている。このロールを用いると、導電性セラ
ミックスに通電した際の抵抗加熱によりロール幅方向の
温度分布を均一化することができ、ロールのプロフィー
ルが一定になるとしている。
【０００６】しかしながら、これら従来の方法でロール
表面温度だけを均一にしても、ロール表面に温度差の大
きい物質が接触した場合には、ロール表面温度分布が不
均一になり、またロール表面から軸受け方向に熱が移動
し、ロール内部温度も不均一となるため、ロールプロフ
ィールの均一化は難しい。
表面温度だけを均一にしても、ロール表面に温度差の大
きい物質が接触した場合には、ロール表面温度分布が不
均一になり、またロール表面から軸受け方向に熱が移動
し、ロール内部温度も不均一となるため、ロールプロフ
ィールの均一化は難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これに対して、高熱伝
導率かつ低熱膨張係数で柔軟性に富み、鋼板にならい易
い性質（以下この性質をならい性とする）を有するカー
ボンを用いれば、雰囲気温度によらずプロフィールをほ
ぼ一定に保つことが可能となる。しかし、カーボンは柔
らかくて摩耗が激しいとともに強度が低く、機械的衝撃
により破壊しやすいという問題がある。
導率かつ低熱膨張係数で柔軟性に富み、鋼板にならい易
い性質（以下この性質をならい性とする）を有するカー
ボンを用いれば、雰囲気温度によらずプロフィールをほ
ぼ一定に保つことが可能となる。しかし、カーボンは柔
らかくて摩耗が激しいとともに強度が低く、機械的衝撃
により破壊しやすいという問題がある。
【０００８】本発明の目的は、高熱伝導性、低熱膨張
性、ならい性といったカーボンの性質を生かしながら、
高強度、高耐摩耗性といった特性を有し、ロールプロフ
ィールが変化することなく、従ってクラウンを生じず、
高温、または通電加熱時の鋼板搬送性に優れ、かつ長時
間の使用においても損傷を受けない長寿命のロールを提
供することにある。
性、ならい性といったカーボンの性質を生かしながら、
高強度、高耐摩耗性といった特性を有し、ロールプロフ
ィールが変化することなく、従ってクラウンを生じず、
高温、または通電加熱時の鋼板搬送性に優れ、かつ長時
間の使用においても損傷を受けない長寿命のロールを提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属軸の上
に、カーボンスリーブの焼きばめにより形成したカーボ
ン層を設け、その上に金属スリーブの焼きばめにより形
成した金属層を設け、さらに該金属層の表面に溶射によ
り形成した結合用金属層を介して、溶射により形成した
セラミックスまたはサーメットで構成された最表層を設
けたことを特徴とする高強度、高耐摩耗性、かつならい
性に優れたロールである。
に、カーボンスリーブの焼きばめにより形成したカーボ
ン層を設け、その上に金属スリーブの焼きばめにより形
成した金属層を設け、さらに該金属層の表面に溶射によ
り形成した結合用金属層を介して、溶射により形成した
セラミックスまたはサーメットで構成された最表層を設
けたことを特徴とする高強度、高耐摩耗性、かつならい
性に優れたロールである。
【００１０】本ロールにおいて、特に軸の冷却または軸
の幅方向の温度偏差抑制が要求される場合には、金属軸
の内部に、水冷溝、あるいはヒートパイプを設けるこ
と、ロール表面温度を高くして使用する場合には、金属
軸とカーボン層との間に断熱層を設けることを特徴とす
る。
の幅方向の温度偏差抑制が要求される場合には、金属軸
の内部に、水冷溝、あるいはヒートパイプを設けるこ
と、ロール表面温度を高くして使用する場合には、金属
軸とカーボン層との間に断熱層を設けることを特徴とす
る。
【００１１】本発明のロールは、高熱伝導性、低熱膨張
性、ならい性といったカーボンの性質を損なわず、かつ
カーボン表面に、金属層があるため高強度であり、更に
その金属層の表面にセラミックス、またはサーメット層
があるため耐摩耗性に優れる。
性、ならい性といったカーボンの性質を損なわず、かつ
カーボン表面に、金属層があるため高強度であり、更に
その金属層の表面にセラミックス、またはサーメット層
があるため耐摩耗性に優れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明で用いる金属軸には，特に
軸の冷却または軸の幅方向の温度偏差抑制が要求される
場合には、必要に応じて水冷溝、あるいは熱輸送のため
水等の媒体を充填したヒートパイプを内部に設ける。
軸の冷却または軸の幅方向の温度偏差抑制が要求される
場合には、必要に応じて水冷溝、あるいは熱輸送のため
水等の媒体を充填したヒートパイプを内部に設ける。
【００１３】本発明で断熱層は、ロール表面温度を高く
して使用する場合に設け、ロール表面から、カーボンに
伝わる熱が金属軸へ移動するのを抑制する役割を受け持
つ。断熱層としては、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ
3 ファイバーと充填材及び結合材により成形したファイ
バー系断熱材、またはＡｌ2 Ｏ3 とＭｇＯ等からなる不
定形流し込み耐火物等が採用できる。
して使用する場合に設け、ロール表面から、カーボンに
伝わる熱が金属軸へ移動するのを抑制する役割を受け持
つ。断熱層としては、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ
3 ファイバーと充填材及び結合材により成形したファイ
バー系断熱材、またはＡｌ2 Ｏ3 とＭｇＯ等からなる不
定形流し込み耐火物等が採用できる。
【００１４】本発明で用いるカーボンは、鋼板と均一に
接触すること、その表面に形成した金属層を保持するだ
けの強度を持つこと、並びに温度差によるロールプロフ
ィールの変化を最小限にするという観点から、ヤング率
２０００kg／mm2 下、圧縮強度３kg／mm2 上、かつ熱膨
張係数７×１０-6／℃以下であることが好ましい。
接触すること、その表面に形成した金属層を保持するだ
けの強度を持つこと、並びに温度差によるロールプロフ
ィールの変化を最小限にするという観点から、ヤング率
２０００kg／mm2 下、圧縮強度３kg／mm2 上、かつ熱膨
張係数７×１０-6／℃以下であることが好ましい。
【００１５】本発明のロールでは、通板時の溶接部通過
等により生じる機械的衝撃からカーボンの破壊を防止す
るために、カーボン表面上に金属層を設けている。金属
層をカーボンとの熱膨張係数差が５×１０-6／℃以下の
金属により形成すると、熱膨張係数差による金属層の浮
き上がりがなく、より高温での使用に耐える。例えば、
熱膨張係数５×１０-6／℃のカーボンに対しては、Ｆｅ
とＮｉを主成分とする低熱膨張合金、またはＦｅとＮｉ
とＣｏを主成分とする低熱膨張合金を金属層に用いるこ
とが好ましい。
等により生じる機械的衝撃からカーボンの破壊を防止す
るために、カーボン表面上に金属層を設けている。金属
層をカーボンとの熱膨張係数差が５×１０-6／℃以下の
金属により形成すると、熱膨張係数差による金属層の浮
き上がりがなく、より高温での使用に耐える。例えば、
熱膨張係数５×１０-6／℃のカーボンに対しては、Ｆｅ
とＮｉを主成分とする低熱膨張合金、またはＦｅとＮｉ
とＣｏを主成分とする低熱膨張合金を金属層に用いるこ
とが好ましい。
【００１６】主成分がＦｅ、Ｎｉであり、それぞれの重
量割合がＦｅ＝５５〜７０％、Ｎｉ＝４５〜３０％、の
範囲にある低熱膨張合金、または、主成分がＦｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｏであり、それぞれの重量割合がＦｅ＝５０〜６
０％、Ｎｉ＝２９〜３１％、Ｃｏ＝１６〜１７％の範囲
にある低熱膨張合金は、強度も高く、金属層としての特
性に優れている。
量割合がＦｅ＝５５〜７０％、Ｎｉ＝４５〜３０％、の
範囲にある低熱膨張合金、または、主成分がＦｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｏであり、それぞれの重量割合がＦｅ＝５０〜６
０％、Ｎｉ＝２９〜３１％、Ｃｏ＝１６〜１７％の範囲
にある低熱膨張合金は、強度も高く、金属層としての特
性に優れている。
【００１７】金属層は、金属スリーブの焼ばめ法により
形成できる。金属スリーブの焼ばめにおいては、金属ス
リーブとして強度を保持するため、目的とする厚みより
も厚いスリーブ、例えば厚み２０mmのスリーブを作製
し、カーボンに焼ばめしたのち、所定の厚み、例えば２
mmまで削ることで目的とする厚みを持つ金属層を形成す
ることができる。
形成できる。金属スリーブの焼ばめにおいては、金属ス
リーブとして強度を保持するため、目的とする厚みより
も厚いスリーブ、例えば厚み２０mmのスリーブを作製
し、カーボンに焼ばめしたのち、所定の厚み、例えば２
mmまで削ることで目的とする厚みを持つ金属層を形成す
ることができる。
【００１８】結合用金属層はジェットコート、プラズマ
溶射、または爆発溶射等の溶射法により形成することが
できる。溶射原料に粉末を用いる場合、粒径は１０から
５０μｍの範囲であることが好ましい。結合用金属層の
厚みは、高い密着性を得るために０．０５〜０．３mmの
範囲であれば良い。
溶射、または爆発溶射等の溶射法により形成することが
できる。溶射原料に粉末を用いる場合、粒径は１０から
５０μｍの範囲であることが好ましい。結合用金属層の
厚みは、高い密着性を得るために０．０５〜０．３mmの
範囲であれば良い。
【００１９】また、材質はＮｉ−Ｃｒ、ＣｏＮｉＣｒＡ
ｌＹ、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌＹ等の耐熱合金、
またはＡｌ2 Ｏ3 −ＣｏＣｒＡｌＹといったサーメット
材質が好ましい。
ｌＹ、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌＹ等の耐熱合金、
またはＡｌ2 Ｏ3 −ＣｏＣｒＡｌＹといったサーメット
材質が好ましい。
【００２０】本発明のロールにおいて、セラミックス、
またはサーメットで構成された最表層は、ジェットコー
ト、プラズマ溶射、または爆発溶射等の溶射法により形
成できる。最表層の厚みは、０．１〜０．５mmの範囲で
あることが好ましい。これは、もし金属層の厚みが０．
１mmよりも薄いと、機械的衝撃、熱的衝撃等により最表
層が剥離しやすくなるため、０．５mmよりも厚いと被膜
施工後に剥離しやすくなるためである。
またはサーメットで構成された最表層は、ジェットコー
ト、プラズマ溶射、または爆発溶射等の溶射法により形
成できる。最表層の厚みは、０．１〜０．５mmの範囲で
あることが好ましい。これは、もし金属層の厚みが０．
１mmよりも薄いと、機械的衝撃、熱的衝撃等により最表
層が剥離しやすくなるため、０．５mmよりも厚いと被膜
施工後に剥離しやすくなるためである。
【００２１】最表層の化学成分は、セラミックス、サー
メット材質のうち、酸化物セラミックスではＺｒＯ2 、
Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3 ＺｒＳｉＯ4 、非酸化物セラミ
ックスでは、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＣ、サーメ
ットではＡｌ2 Ｏ3 サーメット、ＺｒＯ2 サーメット、
ＺｒＳｉＯ4 サーメット、ＷＣサーメット等、鋼板との
接触下で耐摩耗性に優れ、かつＦｅとの反応性が低い材
質が好ましい。
メット材質のうち、酸化物セラミックスではＺｒＯ2 、
Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3 ＺｒＳｉＯ4 、非酸化物セラミ
ックスでは、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＣ、サーメ
ットではＡｌ2 Ｏ3 サーメット、ＺｒＯ2 サーメット、
ＺｒＳｉＯ4 サーメット、ＷＣサーメット等、鋼板との
接触下で耐摩耗性に優れ、かつＦｅとの反応性が低い材
質が好ましい。
【００２２】また、熱伝導率が２Ｗｍ-1Ｋ-1以下の材質
を使用した場合、鋼板からロール表面への熱移動が少な
く、ロール温度と鋼板温度との差が大きい場合において
も、ロールプロフィールを一定に保ち、鋼板への接触状
態を均一にすることができる。材質としては、例えば、
熱伝導率が約１Ｗｍ-1Ｋ-1のＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 等の酸
化物セラミックスがある。
を使用した場合、鋼板からロール表面への熱移動が少な
く、ロール温度と鋼板温度との差が大きい場合において
も、ロールプロフィールを一定に保ち、鋼板への接触状
態を均一にすることができる。材質としては、例えば、
熱伝導率が約１Ｗｍ-1Ｋ-1のＺｒＯ2 、ＳｉＯ2 等の酸
化物セラミックスがある。
【００２３】また、本発明のカーボンロールを通電用ロ
ールとして使用する場合には、最表層を比抵抗が１×１
０-3Ω・cm以下のセラミックス、またはサーメットで構
成することが好ましい。具体的には、例えば、ＴｉＮ、
ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＣ等の非酸化物セラミックス、ま
たはＷＣ−ＮｉＣｒ等のサーメットがある。
ールとして使用する場合には、最表層を比抵抗が１×１
０-3Ω・cm以下のセラミックス、またはサーメットで構
成することが好ましい。具体的には、例えば、ＴｉＮ、
ＴｉＣ、ＺｒＮ、ＺｒＣ等の非酸化物セラミックス、ま
たはＷＣ−ＮｉＣｒ等のサーメットがある。
【００２４】最表層を、Ｆｅとの反応性が非常に低い、
主にＺｒＯ2 、及びＳｉＯ2 で構成する場合には、少な
くともＸ線回折により、実質上、立方晶系ないし正方晶
系の相、またはそれらの混合相からなるＺｒＯ2 、ある
いはＺｒＳｉＯ4 と判定される物質が含まれていること
が好ましい。これは、これらの鉱物が、室温から高温へ
の温度変化において結晶変態を起こさず安定であるから
である。更に、最表層に含まれているＺｒＯ2 の鉱物組
成のうち６０wt％以上が、立方晶系ないし正方晶系の
相、またはそれらの混合相である場合、温度変化に対し
特に安定である。
主にＺｒＯ2 、及びＳｉＯ2 で構成する場合には、少な
くともＸ線回折により、実質上、立方晶系ないし正方晶
系の相、またはそれらの混合相からなるＺｒＯ2 、ある
いはＺｒＳｉＯ4 と判定される物質が含まれていること
が好ましい。これは、これらの鉱物が、室温から高温へ
の温度変化において結晶変態を起こさず安定であるから
である。更に、最表層に含まれているＺｒＯ2 の鉱物組
成のうち６０wt％以上が、立方晶系ないし正方晶系の
相、またはそれらの混合相である場合、温度変化に対し
特に安定である。
【００２５】このような特性を満足する最表層は、Ｃａ
Ｏ，Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、ＨｆＯ2 、及び稀土
類元素酸化物よりなる群から選ばれた少なくとも１種の
酸化物を２〜２０wt％含有するＺｒＯ2 粉末を、通常の
溶射法により施工することで得られる。
Ｏ，Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、ＨｆＯ2 、及び稀土
類元素酸化物よりなる群から選ばれた少なくとも１種の
酸化物を２〜２０wt％含有するＺｒＯ2 粉末を、通常の
溶射法により施工することで得られる。
【００２６】また、ＺｒＳｉＯ4 粒子と、ＣａＯ、Ｙ2
Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、ＨｆＯ2、及び稀土類元素酸
化物よりなる群から選ばれた少なくとも１種の酸化物粒
子と、ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、Ｈｆ
Ｏ2 、及び稀土類元素酸化物よりなる群から選ばれた少
なくとも１種の酸化物を２〜２０wt％含有するＺｒＯ2
粒子とを混合してなる粉末を、溶射により施工すること
でも、上記特性を満足する最表層が施工できる。
Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、ＨｆＯ2、及び稀土類元素酸
化物よりなる群から選ばれた少なくとも１種の酸化物粒
子と、ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、Ｈｆ
Ｏ2 、及び稀土類元素酸化物よりなる群から選ばれた少
なくとも１種の酸化物を２〜２０wt％含有するＺｒＯ2
粒子とを混合してなる粉末を、溶射により施工すること
でも、上記特性を満足する最表層が施工できる。
【００２７】粉末に、ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｃｅ
Ｏ2 、ＨｆＯ2 、及び稀土類元素酸化物よりなる群から
選ばれた少なくとも１種の酸化物粒子を添加するのは、
ＺｒＳｉＯ4 粒子が溶射中に分解して生成するＺｒＯ2
を立方晶系ないし正方晶系の相、またはそれらの混合相
に安定化させるためである。
Ｏ2 、ＨｆＯ2 、及び稀土類元素酸化物よりなる群から
選ばれた少なくとも１種の酸化物粒子を添加するのは、
ＺｒＳｉＯ4 粒子が溶射中に分解して生成するＺｒＯ2
を立方晶系ないし正方晶系の相、またはそれらの混合相
に安定化させるためである。
【００２８】ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、Ｈ
ｆＯ2 、及び稀土類元素酸化物よりなる群から選ばれた
少なくとも１種の酸化物粒子の添加量は、ＺｒＯ2 を立
方晶系ないし正方晶系の相、またはそれらの混合相に安
定化するために、２wt％以上必要で、ＺｒＯ2 とＦｅと
の反応性を非常に低く押さえるためには２０wt％以下の
範囲とすることが好ましい。もし、２wt％未満では、Ｚ
ｒＯ2 は安定なものとはならず、また２０wt％を超える
と、Ｆｅとの反応性が増して、いずれも好ましくない。
ｆＯ2 、及び稀土類元素酸化物よりなる群から選ばれた
少なくとも１種の酸化物粒子の添加量は、ＺｒＯ2 を立
方晶系ないし正方晶系の相、またはそれらの混合相に安
定化するために、２wt％以上必要で、ＺｒＯ2 とＦｅと
の反応性を非常に低く押さえるためには２０wt％以下の
範囲とすることが好ましい。もし、２wt％未満では、Ｚ
ｒＯ2 は安定なものとはならず、また２０wt％を超える
と、Ｆｅとの反応性が増して、いずれも好ましくない。
【００２９】ここで、本発明によるロールの構造の一例
を図１（ａ）、図１（ｂ）に示す。本発明のロール（図
１（ａ））で、カーボン層３は、金属軸１上に密着して
設けられている。ロール表面温度を高くして使用する場
合（図１（ｂ））には、金属軸１とカーボン層３との間
に断熱層２を設け、カーボン層３は、ロールの金属軸１
上に設けられた断熱層２上に密着して設ける。更に、軸
の冷却のため、金属軸内部に水冷溝７を設ける。
を図１（ａ）、図１（ｂ）に示す。本発明のロール（図
１（ａ））で、カーボン層３は、金属軸１上に密着して
設けられている。ロール表面温度を高くして使用する場
合（図１（ｂ））には、金属軸１とカーボン層３との間
に断熱層２を設け、カーボン層３は、ロールの金属軸１
上に設けられた断熱層２上に密着して設ける。更に、軸
の冷却のため、金属軸内部に水冷溝７を設ける。
【００３０】断熱層２は、最表層６から、結合用金属層
５、及び金属層４を介して、カーボン層３に伝わる熱が
金属軸１へ移動するのを少なくし、この構造により、ロ
ール表面の温度を高く保つことができる。
５、及び金属層４を介して、カーボン層３に伝わる熱が
金属軸１へ移動するのを少なくし、この構造により、ロ
ール表面の温度を高く保つことができる。
【００３１】金属層４は通板時の溶接部通過等により生
じる機械的衝撃によってカーボン層３が破壊するのを防
止する。また、金属層４上には、結合用金属層５を介し
て，セラミックス、またはサーメットからなる、鋼板と
の耐摩耗性に優れた最表層６を設けており、耐摩耗性に
優れる。本発明のロールは、カーボンの熱膨張率が１〜
７×１０-6／℃程度と小さいため、高温炉内においても
ロールクラウンが小さい。また、熱伝導率が大きく、鋼
板の幅が変化しても、プロフィールを常にほぼ一定に保
つことができる、といった優れた特性を有する。
じる機械的衝撃によってカーボン層３が破壊するのを防
止する。また、金属層４上には、結合用金属層５を介し
て，セラミックス、またはサーメットからなる、鋼板と
の耐摩耗性に優れた最表層６を設けており、耐摩耗性に
優れる。本発明のロールは、カーボンの熱膨張率が１〜
７×１０-6／℃程度と小さいため、高温炉内においても
ロールクラウンが小さい。また、熱伝導率が大きく、鋼
板の幅が変化しても、プロフィールを常にほぼ一定に保
つことができる、といった優れた特性を有する。
【００３２】本発明ロールを通電ロール、あるいは挟持
式通電における押さえロールとして使用した場合には、
ヤング率が２０００kg／mm以下と小さいため、熱間でも
弾力性に富み、容易に被加熱材を通電ロール間で押さえ
込むことができる。また、最表層を比抵抗が１×１０-3
Ω・cm以下のセラミックス、またはサーメットにより構
成することで、通電用ロールとして使用できる。
式通電における押さえロールとして使用した場合には、
ヤング率が２０００kg／mm以下と小さいため、熱間でも
弾力性に富み、容易に被加熱材を通電ロール間で押さえ
込むことができる。また、最表層を比抵抗が１×１０-3
Ω・cm以下のセラミックス、またはサーメットにより構
成することで、通電用ロールとして使用できる。
【００３３】
【実施例】まず、本発明のロールについてその製造方法
の一例を示す。 （実施例１、２）まず、直径２００mmのＳ４５Ｃ製ロー
ル軸に、カーボン円筒を４００℃で焼きばめした。カー
ボンには、ヤング率６００kg／mm2 、圧縮強度４．８kg
／mm2 、熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導率１４
０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３００mm、長さ１３００mmの円筒を
用いた。
の一例を示す。 （実施例１、２）まず、直径２００mmのＳ４５Ｃ製ロー
ル軸に、カーボン円筒を４００℃で焼きばめした。カー
ボンには、ヤング率６００kg／mm2 、圧縮強度４．８kg
／mm2 、熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導率１４
０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３００mm、長さ１３００mmの円筒を
用いた。
【００３４】次に、熱膨張係数２×１０-6／℃、厚み２
０mmのＦｅ−Ｎｉ低熱膨張合金製金属スリーブを作製
し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、所定厚みに
削り込んで金属層とした。更に、この上に溶射により、
熱伝導率７Ｗｍ-1Ｋ-1、比抵抗が１×１０-4Ω・cmのＷ
Ｃ−２７ＮｉＣｒ溶射層を形成して最表層とした。
０mmのＦｅ−Ｎｉ低熱膨張合金製金属スリーブを作製
し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、所定厚みに
削り込んで金属層とした。更に、この上に溶射により、
熱伝導率７Ｗｍ-1Ｋ-1、比抵抗が１×１０-4Ω・cmのＷ
Ｃ−２７ＮｉＣｒ溶射層を形成して最表層とした。
【００３５】厚みは、実施例１、２それぞれ以下の通り
である。 実施例１：金属層厚＝１mm、ＷＣ−２７ＮｉＣｒ（最表層）厚＝０．２mm 実施例２：金属層厚＝２mm、ＷＣ−２７ＮｉＣｒ（最表層）厚＝０．３mm
である。 実施例１：金属層厚＝１mm、ＷＣ−２７ＮｉＣｒ（最表層）厚＝０．２mm 実施例２：金属層厚＝２mm、ＷＣ−２７ＮｉＣｒ（最表層）厚＝０．３mm
【００３６】（実施例３、４、５）まず、水冷溝を設け
た直径２００mmのＳ４５Ｃ製ロール軸に、熱伝導率０．
８６Ｗｍ-1Ｋ-1の不定形流し込み耐火物を厚み３０mmで
施工し、その上にカーボン円筒を４００℃で焼きばめし
た。カーボンには、ヤング率６００kg／mm2 圧縮強度
４．８kg／mm2 熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導
率１４０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３２０mm、長さ１３００mmの
円筒のものを用いた。
た直径２００mmのＳ４５Ｃ製ロール軸に、熱伝導率０．
８６Ｗｍ-1Ｋ-1の不定形流し込み耐火物を厚み３０mmで
施工し、その上にカーボン円筒を４００℃で焼きばめし
た。カーボンには、ヤング率６００kg／mm2 圧縮強度
４．８kg／mm2 熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導
率１４０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３２０mm、長さ１３００mmの
円筒のものを用いた。
【００３７】次に、熱膨張係数２×１０-6／℃、厚み２
０mmのＦｅ−Ｎｉ低熱膨張合金製金属スリーブを作製
し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、厚み２mmに
削り込んで金属層とした。次に、この金属層上に溶射に
より厚み１００μｍの結合用金属層（Ｎｉ−Ｃｒ）を形
成した。さらに、その上から下記のような成分の溶射原
料粉末を溶射し、最表層を所定の厚み形成した。
０mmのＦｅ−Ｎｉ低熱膨張合金製金属スリーブを作製
し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、厚み２mmに
削り込んで金属層とした。次に、この金属層上に溶射に
より厚み１００μｍの結合用金属層（Ｎｉ−Ｃｒ）を形
成した。さらに、その上から下記のような成分の溶射原
料粉末を溶射し、最表層を所定の厚み形成した。
【００３８】溶射原料粉末の成分、および最表層の厚み
は実施例３、４、５それぞれ以下の通りである。 最表層溶射原料粉末成分 最表層厚み 実施例３ ８wt％Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 ０．１mm 実施例４ ２０wt％Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 ０．２mm 実施例５ ２wt％ＣａＯ 安定化ＺｒＯ2 ０．４mm
は実施例３、４、５それぞれ以下の通りである。 最表層溶射原料粉末成分 最表層厚み 実施例３ ８wt％Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 ０．１mm 実施例４ ２０wt％Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 ０．２mm 実施例５ ２wt％ＣａＯ 安定化ＺｒＯ2 ０．４mm
【００３９】（実施例６、７）まず、水冷溝を設けた直
径２００mmのＳ４５Ｃ製ロール軸に、熱伝導率０．１Ｗ
ｍ-1Ｋ-1ファイバー系断熱材を厚み７mmで施工し、その
上にこのカーボン円筒を４００℃で焼きばめした。カー
ボンは、ヤング率１３５０kg／mm2 圧縮強度１７．５kg
／mm2 熱膨張係数４．８×１０-6／℃、熱伝導率７０Ｗ
ｍ-1Ｋ-1の外形３００mm、長さ１３００mmの円筒のもの
を用いた。
径２００mmのＳ４５Ｃ製ロール軸に、熱伝導率０．１Ｗ
ｍ-1Ｋ-1ファイバー系断熱材を厚み７mmで施工し、その
上にこのカーボン円筒を４００℃で焼きばめした。カー
ボンは、ヤング率１３５０kg／mm2 圧縮強度１７．５kg
／mm2 熱膨張係数４．８×１０-6／℃、熱伝導率７０Ｗ
ｍ-1Ｋ-1の外形３００mm、長さ１３００mmの円筒のもの
を用いた。
【００４０】次に、熱膨張係数５×１０-6／℃、厚み２
０mmのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ低熱膨張合金製金属スリーブを
作製し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、所定の
厚みに削り込んで金属層とした。更に、この金属層上に
溶射により厚み１００μｍの結合用金属層（Ａｌ2 Ｏ3
−ＣｏＣｒＡｌＹ）を形成し、その上から下記のような
成分の溶射原料粉末を溶射し、厚み０．２mmの最表層を
形成した。
０mmのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ低熱膨張合金製金属スリーブを
作製し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、所定の
厚みに削り込んで金属層とした。更に、この金属層上に
溶射により厚み１００μｍの結合用金属層（Ａｌ2 Ｏ3
−ＣｏＣｒＡｌＹ）を形成し、その上から下記のような
成分の溶射原料粉末を溶射し、厚み０．２mmの最表層を
形成した。
【００４１】実施例６ 金属層厚み １mm 最表層溶射原料粉末成分 ２０wt％ＣｅＯ2 安定化ＺｒＯ2 （５０wt％）＋３wt％
Ｇｄ2 Ｏ3 ＋６wt％ＣｅＯ2 ＋４１wt％ＺｒＳｉＯ4 実施例７ 金属層厚み ５mm 最表層溶射原料粉末成分 （６wt％Ｇｄ2 Ｏ3 −１２wt％ＣｅＯ2 安定化ＺｒＯ2
（５０wt％））＋５wt％Ｙ2 Ｏ3 ＋４５wt％ＺｒＳｉＯ
4
Ｇｄ2 Ｏ3 ＋６wt％ＣｅＯ2 ＋４１wt％ＺｒＳｉＯ4 実施例７ 金属層厚み ５mm 最表層溶射原料粉末成分 （６wt％Ｇｄ2 Ｏ3 −１２wt％ＣｅＯ2 安定化ＺｒＯ2
（５０wt％））＋５wt％Ｙ2 Ｏ3 ＋４５wt％ＺｒＳｉＯ
4
【００４２】（実施例８）金属軸、断熱層、カーボン層
の構成は実施例６と同様とした。次に、熱膨張係数５×
１０-6／℃、厚み１０mmのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ低熱膨張合
金製の金属スリーブを作製し、４００℃でカーボン上に
焼ばめした後、厚み２mmに削り込んで金属層とした。
の構成は実施例６と同様とした。次に、熱膨張係数５×
１０-6／℃、厚み１０mmのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ低熱膨張合
金製の金属スリーブを作製し、４００℃でカーボン上に
焼ばめした後、厚み２mmに削り込んで金属層とした。
【００４３】さらに、この金属層の上に溶射により厚み
１００μｍの結合用金属層（Ａｌ2Ｏ3 −ＣｏＣｒＡｌ
Ｙ）を形成し、その上から８wt％Ｙ2 Ｏ3 −２wt％Ｈｆ
Ｏ2安定化ＺｒＯ2 と１０wt％Ｙ2 Ｏ3 添加ＺｒＳｉＯ
4 の粉末を重量比１：１で混合した粉末を溶射して、厚
み０．２mmの最表層を形成した。
１００μｍの結合用金属層（Ａｌ2Ｏ3 −ＣｏＣｒＡｌ
Ｙ）を形成し、その上から８wt％Ｙ2 Ｏ3 −２wt％Ｈｆ
Ｏ2安定化ＺｒＯ2 と１０wt％Ｙ2 Ｏ3 添加ＺｒＳｉＯ
4 の粉末を重量比１：１で混合した粉末を溶射して、厚
み０．２mmの最表層を形成した。
【００４４】（実施例９、１０、１１、１２、１３、１
４）金属軸、断熱層、カーボン層、金属層、結合用金属
層の構成は実施例８と同様とした。結合用金属層の上か
ら下記のような成分の溶射原料粉末を溶射し、厚み０．
２mmの最表層を形成した。
４）金属軸、断熱層、カーボン層、金属層、結合用金属
層の構成は実施例８と同様とした。結合用金属層の上か
ら下記のような成分の溶射原料粉末を溶射し、厚み０．
２mmの最表層を形成した。
【００４５】 最表層溶射原料粉末成分 実施例９ ２０wt％ＣｅＯ2 安定化ＺｒＯ2 （５０wt％） ＋３wt％Ｙ2 Ｏ3 ＋２wt％ＭｇＯ＋４５wt％ＺｒＳｉＯ4 実施例１０ １０wt％ＭｇＯ安定化ＺｒＯ2 （５０wt％） ＋５wt％ＣａＯ＋５wt％ＨｆＯ2 ＋４０wt％ＺｒＳｉＯ4 実施例１１ １４wt％Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 （５０wt％） ＋５wt％Ｙ2 Ｏ3 ＋４５wt％ＺｒＳｉＯ4 実施例１２ ６wt％ＣａＯ安定化ＺｒＯ2 （５０wt％） ＋５wt％Ｙ2 Ｏ3 ＋４５wt％ＺｒＳｉＯ4 実施例１３ ２０wt％ＣａＯ安定化ＺｒＯ2 （５０wt％） ＋５wt％Ｙ2 Ｏ3 ＋４５wt％ＺｒＳｉＯ4 実施例１４ ４wt％ＣａＯ安定化ＺｒＯ2 （５０wt％）＋４wt％Ｙ2 Ｏ3 ＋１wt％ＨｆＯ2 ＋４５wt％ＺｒＳｉＯ4
【００４６】（実施例１５）金属軸、断熱層、カーボン
層、金属層、結合用金属層の構成は実施例８と同様とし
た。結合用金属層の上から１０wt％ＣａＯ安定化ＺｒＯ
2 と１０wt％Ｙ2 Ｏ3 添加ＺｒＳｉＯ4 の粉末を重量比
１：１で混合した粉末を溶射して、厚み０．５mmの最表
層を形成した。
層、金属層、結合用金属層の構成は実施例８と同様とし
た。結合用金属層の上から１０wt％ＣａＯ安定化ＺｒＯ
2 と１０wt％Ｙ2 Ｏ3 添加ＺｒＳｉＯ4 の粉末を重量比
１：１で混合した粉末を溶射して、厚み０．５mmの最表
層を形成した。
【００４７】（実施例１６）まず、直径２００mmのＳ４
５Ｃ製ロール軸に、カーボン円筒を４００℃で焼きばめ
した。カーボンには、ヤング率６００kg／mm2 圧縮強度
４．８kg／mm2 熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導
率１４０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３００mm、長さ１３００mmの
円筒を用いた。
５Ｃ製ロール軸に、カーボン円筒を４００℃で焼きばめ
した。カーボンには、ヤング率６００kg／mm2 圧縮強度
４．８kg／mm2 熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導
率１４０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３００mm、長さ１３００mmの
円筒を用いた。
【００４８】次に、熱膨張係数１６×１０-6／℃、厚み
２０mmのステンレス鋼製金属スリーブを作製し、４００
℃でカーボン上に焼ばめした後、所定厚みに削り込んで
金属層とした。次に、この金属層上に溶射により厚み１
００μｍの結合用金属層（Ｎｉ−Ｃｒ）を形成した。さ
らに、その上から成分が８wt％Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2
である溶射原料粉末を溶射し、厚み０．１mmの最表層を
形成した。
２０mmのステンレス鋼製金属スリーブを作製し、４００
℃でカーボン上に焼ばめした後、所定厚みに削り込んで
金属層とした。次に、この金属層上に溶射により厚み１
００μｍの結合用金属層（Ｎｉ−Ｃｒ）を形成した。さ
らに、その上から成分が８wt％Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2
である溶射原料粉末を溶射し、厚み０．１mmの最表層を
形成した。
【００４９】（実施例１７）まず、直径２００mmのＳ４
５Ｃ製ロール軸に、カーボン円筒を４００℃で焼きばめ
した。カーボンには、ヤング率６００kg／mm2 圧縮強度
４．８kg／mm2 熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導
率１４０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３２０mm、長さ１３００mmの
円筒のものを用いた。
５Ｃ製ロール軸に、カーボン円筒を４００℃で焼きばめ
した。カーボンには、ヤング率６００kg／mm2 圧縮強度
４．８kg／mm2 熱膨張係数１．５×１０-6／℃、熱伝導
率１４０Ｗｍ-1Ｋ-1の外形３２０mm、長さ１３００mmの
円筒のものを用いた。
【００５０】次に、熱膨張係数２×１０-6／℃、厚み２
０mmのＦｅ−Ｎｉ低熱膨張合金製金属スリーブを作製
し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、厚み２mmに
削り込んで金属層とした。次に、この金属層上に溶射に
より厚み１００μｍの結合用金属層（Ｎｉ−Ｃｒ）を形
成した。さらに、その上から成分がＺｒＯ2 のみである
溶射原料粉末を溶射し、厚み０．１mmの最表層を形成し
た。
０mmのＦｅ−Ｎｉ低熱膨張合金製金属スリーブを作製
し、４００℃でカーボン上に焼ばめした後、厚み２mmに
削り込んで金属層とした。次に、この金属層上に溶射に
より厚み１００μｍの結合用金属層（Ｎｉ−Ｃｒ）を形
成した。さらに、その上から成分がＺｒＯ2 のみである
溶射原料粉末を溶射し、厚み０．１mmの最表層を形成し
た。
【００５１】（実施例１８）金属軸、断熱層、カーボン
層、金属層、結合用金属層の構成は、実施例３と同様
で、さらに、その上から成分が４０wt％ＣａＯ安定化Ｚ
ｒＯ2 である溶射原料粉末を溶射し、厚み０．１mmの最
表層を形成した。
層、金属層、結合用金属層の構成は、実施例３と同様
で、さらに、その上から成分が４０wt％ＣａＯ安定化Ｚ
ｒＯ2 である溶射原料粉末を溶射し、厚み０．１mmの最
表層を形成した。
【００５２】また比較例として、以下のロールを製造し
た。金属軸、断熱層、カーボン層の構成は実施例１と同
様で、カーボン表面になにも施工しないロールを作製し
た。
た。金属軸、断熱層、カーボン層の構成は実施例１と同
様で、カーボン表面になにも施工しないロールを作製し
た。
【００５３】以上のようにして、製作した試験ロールに
ついて、転動摩耗試験機により耐摩耗性及び強度を評価
し、エッジドロップを持つ鋼板への圧下試験によりなら
い性を評価した。いずれの試験も、室温の場合、及び鋼
板とロールとの温度差がある場合を想定して、鋳鉄ロー
ル、または鋼板を４００℃に加熱した場合とで行った。
ついて、転動摩耗試験機により耐摩耗性及び強度を評価
し、エッジドロップを持つ鋼板への圧下試験によりなら
い性を評価した。いずれの試験も、室温の場合、及び鋼
板とロールとの温度差がある場合を想定して、鋳鉄ロー
ル、または鋼板を４００℃に加熱した場合とで行った。
【００５４】耐摩耗性は、幅１００mmの鋳鉄ロール（径
３００mm）を、カーボンが圧壊しない圧下力である線圧
３kg／mmの圧力で試験ロールに押し当てながら回転し、
試験ロールが１５００km回転走行した摩耗量により評価
した。摩耗量が１０μｍ以上のものは×、１０μｍ未満
２μｍ以上で○、２μｍ未満で◎とした。
３００mm）を、カーボンが圧壊しない圧下力である線圧
３kg／mmの圧力で試験ロールに押し当てながら回転し、
試験ロールが１５００km回転走行した摩耗量により評価
した。摩耗量が１０μｍ以上のものは×、１０μｍ未満
２μｍ以上で○、２μｍ未満で◎とした。
【００５５】強度は、幅１００mmの鋳鉄ロール（径３０
０mm）の表面軸方向に幅１mm×高さ１mm×長さ１００mm
の鋼板をはりつけ、線圧３kg／mmの圧力で試験ロールに
押し当てながら回転して衝撃を与え、カーボン破壊まで
の回転数により評価した。５０回未満で破壊したものは
×、５０回以上１００回未満で破壊したものは○、１０
０回以上の衝撃に耐えたものは◎とした。
０mm）の表面軸方向に幅１mm×高さ１mm×長さ１００mm
の鋼板をはりつけ、線圧３kg／mmの圧力で試験ロールに
押し当てながら回転して衝撃を与え、カーボン破壊まで
の回転数により評価した。５０回未満で破壊したものは
×、５０回以上１００回未満で破壊したものは○、１０
０回以上の衝撃に耐えたものは◎とした。
【００５６】ならい性は、エッジドロップが幅４０mmで
２５μｍの鋼板を定盤上に置き、線圧３kg／mmの圧下力
を加え、エッジドロップ部が定盤に接触するかどうかを
評価した。定盤への接触判定は、鋼板に着色材を塗り、
着色剤が定盤に転写されるかどうかで行った。接触しな
いものは評価×、接触したものは○とした。
２５μｍの鋼板を定盤上に置き、線圧３kg／mmの圧下力
を加え、エッジドロップ部が定盤に接触するかどうかを
評価した。定盤への接触判定は、鋼板に着色材を塗り、
着色剤が定盤に転写されるかどうかで行った。接触しな
いものは評価×、接触したものは○とした。
【００５７】また、最表層の鉱物組成はＸ線回折により
分析し、ＺｒＯ2 の結晶相のうち、立方晶（ｃ）、正方
晶（ｔ）、単斜晶（ｍ）の割合をＸ線ピーク高さＩから
以下の式により算出した。（）内の数字は結晶方位を示
す。
分析し、ＺｒＯ2 の結晶相のうち、立方晶（ｃ）、正方
晶（ｔ）、単斜晶（ｍ）の割合をＸ線ピーク高さＩから
以下の式により算出した。（）内の数字は結晶方位を示
す。
【数１】
【００５８】また、ＺｒＳｉＯ4 については、検出され
た場合を○とした。表１に、本発明の実施例及び比較例
の試験結果をまとめて示す。なお、いずれか１つの項目
で評価が×であれば総合評価は×、２つ以上の項目で評
価が◎であれば総合評価も◎としている。
た場合を○とした。表１に、本発明の実施例及び比較例
の試験結果をまとめて示す。なお、いずれか１つの項目
で評価が×であれば総合評価は×、２つ以上の項目で評
価が◎であれば総合評価も◎としている。
【００５９】本発明のロールはいずれも、室温では、耐
摩耗性、強度、ならい性に優れることが判る。ただし、
実施例１、２は最表層の熱伝導率が７Ｗｍ-1Ｋ-1と大き
いため、高温では、鋼板との接触により、ロールにクラ
ウンを生じ、ならい性が劣る。また、実施例１６は、高
温では金属層の熱膨張係数が大きいため、カーボン層か
ら浮き上がりロール構造を保つことができず、耐摩耗
性、強度ともに評価できなかった。実施例１７は、高温
では最表層の溶射被膜が安定でなく、チッピングにより
摩耗量が大きく、実施例１８は、高温で最表層の溶射被
膜表面に鉄の異物が付着し試験を中止した。
摩耗性、強度、ならい性に優れることが判る。ただし、
実施例１、２は最表層の熱伝導率が７Ｗｍ-1Ｋ-1と大き
いため、高温では、鋼板との接触により、ロールにクラ
ウンを生じ、ならい性が劣る。また、実施例１６は、高
温では金属層の熱膨張係数が大きいため、カーボン層か
ら浮き上がりロール構造を保つことができず、耐摩耗
性、強度ともに評価できなかった。実施例１７は、高温
では最表層の溶射被膜が安定でなく、チッピングにより
摩耗量が大きく、実施例１８は、高温で最表層の溶射被
膜表面に鉄の異物が付着し試験を中止した。
【００６０】以上のように、実施例１、２、１６、１
７、１８は、室温では使用することができたが、高温で
の使用には耐えない。これに対し、比較例１は、表面に
なにも施工していないため、室温、及び高温の場合とも
に耐摩耗性に劣り使用できないことが判る。
７、１８は、室温では使用することができたが、高温で
の使用には耐えない。これに対し、比較例１は、表面に
なにも施工していないため、室温、及び高温の場合とも
に耐摩耗性に劣り使用できないことが判る。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】
【発明の効果】本発明のロールは、高熱伝導性、低熱膨
張性、ならい性といったカーボンの性質を生かしなが
ら、高強度、高耐摩耗性といった特性を有するため、ロ
ールプロフィールが変化することなく、従って、クラウ
ンを生じず、高温、または通電加熱時の鋼板搬送性に優
れ、かつ長寿命である。
張性、ならい性といったカーボンの性質を生かしなが
ら、高強度、高耐摩耗性といった特性を有するため、ロ
ールプロフィールが変化することなく、従って、クラウ
ンを生じず、高温、または通電加熱時の鋼板搬送性に優
れ、かつ長寿命である。
【００６４】例えば、熱負荷のかかる金属の連続熱処理
炉用の搬送ロール等に使用すれば、カーボンの高熱伝導
性により、高温の被加熱材と接触しても温度分布がつき
にくく、かつカーボンの熱膨張率が小さいことにより、
サーマルクラウンの発生を抑止でき、鋼板との接触不良
にともなう変形や、温度の不均一さを防止することがで
きる。また、板幅変更の際も、ロールのプロフィールが
安定しているため、板形状の悪化が防止でき、また蛇行
などの発生も防止できる。その結果、ライン速度を落と
さずに生産が可能となり、高速搬送も可能になる。
炉用の搬送ロール等に使用すれば、カーボンの高熱伝導
性により、高温の被加熱材と接触しても温度分布がつき
にくく、かつカーボンの熱膨張率が小さいことにより、
サーマルクラウンの発生を抑止でき、鋼板との接触不良
にともなう変形や、温度の不均一さを防止することがで
きる。また、板幅変更の際も、ロールのプロフィールが
安定しているため、板形状の悪化が防止でき、また蛇行
などの発生も防止できる。その結果、ライン速度を落と
さずに生産が可能となり、高速搬送も可能になる。
【００６５】一方、通電ロールに応用した場合、高温に
加熱された金属と接触してもロールプロフィールが安定
していること、カーボンのならい性を損なわないことか
ら接触不良に伴うスパークの発生を防止できる。
加熱された金属と接触してもロールプロフィールが安定
していること、カーボンのならい性を損なわないことか
ら接触不良に伴うスパークの発生を防止できる。
【００６６】カーボンの欠点である摩耗に対しては、本
ロールの場合、硬質のセラミックス、またはサーメット
で構成される最表層を有するので、長時間安定して使用
可能であり、また、仮に摩耗が進んでも表層のみを再処
理すれば何度でも母材を使えるので、経済的である。
ロールの場合、硬質のセラミックス、またはサーメット
で構成される最表層を有するので、長時間安定して使用
可能であり、また、仮に摩耗が進んでも表層のみを再処
理すれば何度でも母材を使えるので、経済的である。
【図１】本発明によるロールの構造を示す図である。
１ 金属軸 ２ 断熱層 ３ カーボン層 ４ 金属層 ５ 結合用金属層 ６ セラミックス、またはサーメットで構成された最表
層 ７ 水冷溝
層 ７ 水冷溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野田 正巳 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (10)
- 【請求項１】 金属軸の上に、カーボンスリーブの焼き
ばめにより形成したカーボン層を設け、その上に金属ス
リーブの焼きばめにより形成した金属層を設け、さらに
該金属層の表面に溶射により形成した結合用金属層を介
して、溶射により形成したセラミックスまたはサーメッ
トで構成された最表層を設けたことを特徴とする高強
度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロール。 - 【請求項２】 金属軸の内部に、軸の冷却または軸の幅
方向の温度偏差抑制のため水冷溝、あるいはヒートパイ
プを設けたことを特徴とする請求項１記載の高強度、高
耐摩耗性、かつならい性に優れたロール。 - 【請求項３】 金属軸とカーボン層との間に断熱層を設
けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の高
強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロール。 - 【請求項４】 金属層を構成する金属が、ＦｅとＮｉを
主成分とする低熱膨張合金、または、ＦｅとＮｉとＣｏ
を主成分とする低熱膨張合金からなることを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高強
度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロール。 - 【請求項５】 金属層を構成する金属とカーボン層を構
成するカーボンとの熱膨張係数差が、５×１０-6／℃以
下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のい
ずれか１項に記載の高強度、高耐摩耗性、かつならい性
に優れたロール。 - 【請求項６】 最表層を構成するセラミックスの熱伝導
率が、２Ｗｍ-1Ｋ-1以下であることを特徴とする請求項
１ないし請求項５のいずれか１項に記載の高強度、高耐
摩耗性、かつならい性に優れたロール。 - 【請求項７】 最表層を構成するセラミックス、または
サーメットの比抵抗が１×１０-3Ω・ｃｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項
に記載の高強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロ
ール。 - 【請求項８】 最表層が、Ｘ線回折により、実質上、立
方晶系ないし正方晶系の相、またはそれらの混合相から
なるＺｒＯ2 、あるいはＺｒＳｉＯ4 と判定される物質
から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請
求項７のいずれか１項に記載の高強度、高耐摩耗性、か
つならい性に優れたロール。 - 【請求項９】 Ｘ線回折により求めた最表層ＺｒＯ2 の
鉱物組成の６０％以上が、立方晶系ないし正方晶系の
相、またはそれらの混合相であることを特徴とする請求
項８記載の高強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れた
ロール。 - 【請求項１０】 最表層に含まれているＺｒＯ2 が、Ｃ
ａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣｅＯ2 、ＨｆＯ2 、及び稀
土類元素酸化物よりなる群から選ばれた少なくとも１種
の酸化物を２〜２０wt％含有するＺｒＯ2 であることを
特徴とする請求項８または請求項９記載の高強度、高耐
摩耗性、かつならい性に優れたロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033496A JPH09287614A (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 高強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033496A JPH09287614A (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 高強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287614A true JPH09287614A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14271251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10033496A Withdrawn JPH09287614A (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 高強度、高耐摩耗性、かつならい性に優れたロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09287614A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102649991A (zh) * | 2011-02-25 | 2012-08-29 | 上海宝钢设备检修有限公司 | 耐高温水冷炉底辊 |
| WO2014007406A1 (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-09 | トーカロ株式会社 | 溶射被覆層を有する炭素材料 |
| KR101457494B1 (ko) * | 2013-12-23 | 2014-11-05 | 주식회사 포스코 | 압연롤 가공 방법 |
-
1996
- 1996-04-22 JP JP10033496A patent/JPH09287614A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102649991A (zh) * | 2011-02-25 | 2012-08-29 | 上海宝钢设备检修有限公司 | 耐高温水冷炉底辊 |
| WO2014007406A1 (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-09 | トーカロ株式会社 | 溶射被覆層を有する炭素材料 |
| JPWO2014007406A1 (ja) * | 2012-07-06 | 2016-06-02 | トーカロ株式会社 | 溶射被覆層を有する炭素材料 |
| KR101457494B1 (ko) * | 2013-12-23 | 2014-11-05 | 주식회사 포스코 | 압연롤 가공 방법 |
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