JPH0967054A - 熱延工場巻取設備各ロール - Google Patents

熱延工場巻取設備各ロール

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JPH0967054A
JPH0967054A JP7243891A JP24389195A JPH0967054A JP H0967054 A JPH0967054 A JP H0967054A JP 7243891 A JP7243891 A JP 7243891A JP 24389195 A JP24389195 A JP 24389195A JP H0967054 A JPH0967054 A JP H0967054A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高耐久性・耐摩耗性を発揮する熱延工場巻取
設備各ロールの提供。 【解決手段】ロールの胴部表面に下地硬化肉盛層と、さ
らにその上にＷＣ、ＷmＣn、Ｃｒ3Ｃ2、ＮｂＣ、ＶＣ、
ＭｏＣ、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物或いは１種類以上の
炭化物１次粒子と１種類以上のバインダー金属により溶
融粉砕・焼結粉砕・造粒・コーティングされた粒子又は
複合炭化物粒子を３〜６０ｗｔ％含有し、炭化物粒子の
大きさが３〜３００μｍの粒状または片状のものであ
り、場合によりフュージング処理を施した肉厚０．５ｍ
ｍ以上の炭化物粒子分散形自溶硬化合金（Ｎｉベース、
Ｃｏベース、Ｆｅベースのいずれか）溶射層を形成する
事による。 【効果】 高い耐摩耗性、通板材搬送性、耐板傷性を発
揮し、長時間にわたりロールとしての要求性能を維持
し、設備稼働能率の向上、修繕費削減、巻取操業の品質
向上がが達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロールの胴部表面
に下地硬化肉盛層と、さらにその表面に炭化物粒子分散
形自溶合金溶射層を形成した、製鉄設備熱延工場巻取設
備部分内に設備されているダウンコイラー各ロール（以
下各ロールという）に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、熱延工場巻取設備の各ロールは、
冷却水および高温通板材（９００℃以下）との接触によ
る腐食環境、通板材との摺動および通板材突入時の衝撃
により摩耗を引き起こす。また、各ロールに要求される
性能としては、通板材に対するグリップ力（摩擦係数）
および耐板傷性（スリップ傷・焼付き傷）等が主なもの
である。
【０００３】熱延工場巻取部の各ロール構成は、図２に
示されるように、仕上げ圧延機において定寸に圧延され
た４００〜９００℃の高温板材１０を巻き取り、コイリ
ングする設備であり、各コイラー毎前面に位置する上・
下ピンチロール１１、１と、各コイラーマンドレル周辺
に位置するラッパーロール（ユニットロール）６〜９等
で構成され、ときにはコイラー群の前面に独立して設置
されるピンチロール１１、１等で構成される。ピンチロ
ール、ラッパーロールはその前後の設備（仕上げ圧延機
・コイラー）間における張力調整、搬送、方向転換を行
ない、コイラーでの円滑な巻き取りおよび巻き形状を整
える役割を持っている。図２に示されるピンチロール１
の表面は、上ピンチロール１１の圧下を伴った高温通板
材１０との接触、躍動および冷却水による腐食により摩
耗する。一方、ラッパーロール（ユニットロール）も、
同様の過酷な条件下で使用される。前記の摩耗により、
ロール胴部形状が変化した場合、通板材に対するピンチ
力および圧下力の変動を伴い、巻取形状の崩れおよび板
傷発生の原因となることから、各ロールは通常１ヵ月間
程度の短寿命取り替えが行なわれており、設備稼動率お
よび修繕費用面で大きな損失を生じている。また、通板
材をピンチおよび搬送するためには、ロール表面の摩擦
係数の確保が必要であり、この値が低い場合には、通板
材とロール表面間において激しいスリップや焼付を生
じ、通板材傷、ロール交換等の損失を生ずる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】巻取設備各ロールにお
いては、硬化肉盛品、鋳かけ品、鍛鋼品等の鋼系が主体
で使用されているが、耐摩耗性および耐板傷通板性を両
立させ、安定した操業および操業コスト性を得るには、
ロールの材質成分および製造法の制約等から性能の限界
に達しており、耐摩耗性・耐搬送性・耐板傷性を兼備す
るには至っていない。特開昭５５−１４９７１０号公報
には、鉄系ロールの胴部表面に、一定条件の硬化肉盛溶
接を行ない、更にその上に自溶合金溶射層を肉盛りした
耐スポーリング性、耐摩耗性を有するロールが提案され
ているが、「製鉄関係ロール」という極めて広範な対象
物である。下ピンチロールにおいては、通板材に対して
ピンチ力を与え、適切な搬送性を保持することにより板
傷を防止し巻取形状を整えるという性能が重要である。
特開昭５５−１４９７１０号公報のロールにおける皮膜
仕様では摩擦係数が極めて低いレベルにあり、板材に対
するグリップ力の不足、スリップ発生による板傷、巻取
形状の不安定化を引き起こす原因となる。
【０００５】また、本出願人の一人は、先に耐久性の高
い熱延工場捲取機用ロールを提案した（特願平６−２８
２４９０号：平成６年１０月２４日出願）。しかし、こ
の先行発明は、特開昭５５−１４９７１０号公報に提案
されているロールを「熱延工場捲取機用ロール」の範囲
に限定し、自溶合金溶射材料についてもＮｉベース、Ｃ
ｏベースならびにＦｅベース材料という一般的に使用さ
れる広範囲な成分系にとどまっている。また、ロール性
能からみた場合、前記の溶射材料を施したものでは、耐
摩耗性の向上に限界があること、および通板材搬送性に
関係が深い溶射層表面の摩擦係数が低く、滑らかな通板
を行なうには難点があった。
【０００６】本発明は前記したような従来技術における
ロール短寿命による設備稼動率の低下、修繕費用および
通板製品の品質確保という問題点を解決するため、耐摩
耗、耐通板性、耐板傷性の向上を図ることができる巻取
設備各ロールを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、ロール表面を
形成する自溶合金溶射層の摩擦係数と耐摩耗性とがロー
ル特性に密接な関連を有することを知見し、本発明を完
成するに至った。すなわち、前記知見に基づいてなされ
た本発明は、ロールの胴部表面に下地硬化肉盛層と、更
にその上に肉厚０．５ｍｍ以上の炭化物粒子分散形自溶
合金溶射層を形成したことを特徴とする熱延工場巻取設
備各ロールを要旨としている。また、自溶合金溶射層
は、３〜６０ｗｔ％の炭化物粒子或いは複合炭化物粒子
を含有し、炭化物粒子の大きさは３〜３００μｍの粒状
または片状のものであることも本発明の要旨であり、さ
らに溶射層のベース金属（Ｎｉベース、Ｃｏベース、Ｆ
ｅベース）中に、ＷＣ、ＷmＣn、Ｃｒ3Ｃ2、ＮｂＣ、Ｖ
Ｃ、ＭｏＣ、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物或いは１種類以
上の炭化物１次粒子と１種類以上のバインダー金属によ
り溶融粉砕・焼結粉砕・造粒・コーティングされた粒子
又は複合炭化物粒子を含有することも本発明の要旨であ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の構成と作用を説明する。
本発明において、ロール表面に炭化物粒子分散形の溶着
金属層を形成させる手法としては、自溶合金溶射法、粉
体プラズマ溶接法、高速ガス溶射法およびプラズマ溶射
法が挙げられる。巻取設備各ロールでは、圧延鋼板の突
入時の衝撃および熱衝撃、圧下による転動疲労に皮膜が
耐えうること、ならびに耐ビードマーク性が要求される
ことから、下地硬化肉盛層との冶金結合および成分・組
織偏析の発生しない施工法が有効であり、本発明におい
ては自溶合金溶射法を採用した。
【０００９】本発明巻取設備各ロールに使用される自溶
合金−炭化物粒子分散形溶着合金は、Ｎｉベース、Ｃｏ
ベース、Ｆｅベース金属中に炭化物量３〜６０ｗｔ％を
分散含有させることにより耐摩耗性を著しく向上させて
いる。炭化物の添加量が３ｗｔ％未満では、添加炭化物
粒子の大きさ及び微少添加量との関係で、組織中の炭化
物粒子分布が偏分布となりやすく、かつ３ｗｔ％未満の
僅少な炭化物添加では飛躍的な耐摩耗性が期待できな
い。また、皮膜組織に対する炭化物量比が６０ｗｔ％を
超えると、炭化物の歩留まり低下による製作コスト高に
なるとともに、皮膜自体の靱性低下による製作過程での
割れ発生、溶射層のフュージング不良を発生し、各ロー
ルとして要求される性能を欠くことになる。
【００１０】溶着合金中に分散する炭化物の大きさは３
〜３００μｍの粒状または片状のもので構成され図１
（ｂ）にロール表面の断面モデルを示した。炭化物粒子
の大きさは耐摩耗性・摩擦係数に影響をあたえる。粒子
が微細すぎると、溶着合金内への均一分散が困難とな
り、偏析を生じて表面硬度が一様でなくなって偏摩耗の
原因となり、ロール寿命が短くなる。他方、粒子が大き
いほど耐摩耗性および摩擦係数が上昇する。反面、ベー
ス金属に対して炭化物は非常に耐摩耗性が良いことか
ら、、炭化物粒子周辺のベース金属の摩耗に伴い突起状
となり、これが板傷発生の原因となる。以上の点から、
炭化物粒子の大きさは３〜３００μｍの粒状または片状
のものとし、各ロールに要求される耐摩耗性、摩擦係数
および耐板傷性を兼備させるようにした。
【００１１】溶着合金中に分散する炭化物の種類は、Ｗ
Ｃ、ＷmＣn、Ｃｒ3Ｃ2、ＮｂＣ、ＶＣ、ＭｏＣ、ＴｉＣ
等、溶射材料として造粒可能な炭化物を使用することが
でき、これにベース金属としてＮｉ系、Ｃｏ系、Ｆｅ系
のいずれかを組み合わせることにより、各ロールの耐衝
動摩耗、耐食摩耗、耐熱衝撃、耐スリップ焼付の各特性
を変化させ、微妙に異なる使用条件に適合した材料を選
択することを可能としている。また、溶着合金層の密度
を向上させるために、フュージング処理を行なってもよ
い。
【００１２】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これによって本発明が限定されることはない。 実施例１ 本発明ピンチロールの実施例について説明する。本発明
ピンチロールは、図１に示すような組織構造を有してお
り、その成分組成は表１に示すとおりである。
【００１３】
【表１】 材料１：ロール素材 材料２：下地硬化肉盛層 材料３：粒子分散形自溶合金溶射層 材料４：Ｃｒ3Ｃ2粒子分散形自溶合金溶射層 材料５：従来品硬化肉盛層 註＊ ：粒子状造粒粉
【００１４】具体的なピンチロールのサイズは、ロール
胴部外径が５０８ｍｍφ、ロール胴長２３００ｍｍ、ロ
ール全長が４５７０ｍｍである。ロール製作にあたり、
下地硬化肉盛厚さ片肉１０ｍｍ、表１材料３のＷＣ粒子
分散形自溶合金層を仕上げ加工完了の状態で片肉厚さ
１．５ｍｍを確保できるものに製作した。
【００１５】前記のように表面改質された本発明ピンチ
ロールを実際操業条件で使用したところ、以下の性能が
確認された。すなわち、従来より使用されていたロール
材質（表１の従来品硬化肉盛層）に比べ、耐摩耗性にお
いて１５．６倍、連続オンライン日数（メンテナンスフ
リー）において１５．６倍、ロール総寿命において２．
６倍向上した。この間、通板材に対する搬送性、製品傷
等のトラブルは無く、極めて良好な成果を挙げ得ること
が確認された。
【００１６】実施例２ ピンチロールのサイズは、ロール胴部外径が５０８ｍｍ
φ、ロール胴長２３００ｍｍのものに、下地硬化肉盛厚
さ片肉１０ｍｍ、表１材料４（Ｃｒ3Ｃ2粒子分散形自溶
合金）を仕上げ完了後の状態で片肉厚さ１．５ｍｍ確保
したものに制作した。この仕様で表面改質された本発明
ピンチロールを実際操業条件で使用したところ次の性能
が確認された。すなわち、従来より使用されていたロー
ル材質（表１の従来品硬化肉盛層）に比べ、耐摩耗性に
おいて１２．８倍、連続オンライン日数（メンテナンス
フリー）において１２．８倍、ロール総寿命において
２．０倍の向上が確認された。この間、通板材に対する
搬送性、製品傷等のトラブルは無く、安定した操業状態
を維持できることが確認された。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ピンチロー
ルに形成された炭化物分散形自溶合金溶射皮膜は、下地
硬化肉盛層のバックアップを受けながら、ピンチロール
の操作運転条件において、極めて高い耐摩耗性、通板材
搬送性、耐板傷性を発揮し、長時間にわたりピンチロー
ルとしての要求性能を維持することができる。そしてピ
ンチロールの耐久性が飛躍的に高まった結果、設備稼働
能率の向上、修繕費削減、巻取操業の品質向上が達成さ
れるという優れた効果が奏され、産業上極めて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明ロールの外形（ａ）および表層部Ａの
拡大断面（ｂ）の説明図である。
【図２】 熱延工場捲取部設備のロール構成を示す側面
説明図である。
【符号の説明】
１ 下ピンチロール ２ 炭化物粒子分散形自溶合金溶射皮膜 ３ 下地硬化肉盛層 ４ ロール素材 ５ マンドレルセグメント ６〜９ ラッパーロール（ユニットロール） １０ 通板材（圧延鋼板） １１ 上ピンチロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 4/06 Ｃ２３Ｃ 4/06 6/00 6/00 28/00 28/00 Ｂ Ｆ１６Ｃ 13/00 9037−3Ｊ Ｆ１６Ｃ 13/00 Ａ (72)発明者 熊手 左九彦 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 會社君津製鐵所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロールの胴部表面に下地硬化肉盛層と、
    更にその上に肉厚０．５ｍｍ以上の炭化物粒子分散形自
    溶合金溶射層を形成したことを特徴とする熱延工場巻取
    設備各ロール。
  2. 【請求項２】 自溶合金溶射層は、３〜６０ｗｔ％の炭
    化物粒子或いは複合炭化物粒子を含有し、炭化物粒子の
    大きさは３〜３００μｍの粒状または片状のものである
    請求項１記載の熱延工場巻取設備各ロール。
  3. 【請求項３】 溶射層のベース金属（Ｎｉベース、Ｃｏ
    ベース、Ｆｅベース）中に、ＷＣ、ＷmＣn、Ｃｒ3Ｃ2、
    ＮｂＣ、ＶＣ、ＭｏＣ、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物或い
    は１種類以上の炭化物１次粒子と１種類以上のバインダ
    ー金属により溶融粉砕・焼結粉砕・造粒・コーティング
    された粒子又は複合炭化物粒子を含有する請求項１また
    は２記載の熱延工場巻取設備各ロール。
  4. 【請求項４】 フュージング処理された自溶合金溶射層
    である請求項１、２または３記載の熱延工場巻取設備各
    ロール。
JP24389195A 1995-08-30 1995-08-30 熱延工場巻取設備各ロール Expired - Lifetime JP3376484B2 (ja)

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