JPH11302790A - 冷間圧延用ワークロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延時に形成されるロール表面へのエッジマ
ークを抑制し、スケジュールフリー圧延に適用できる冷
間圧延用ワークロールを提供すること。 【解決手段】 鋳鋼または鍛鋼からなる芯材の周囲に、
連続鋳掛肉盛法にて外層を形成してなる冷間圧延用ワー
クロールであって、外層の成分が重量％で、Ｃ：０．５
〜１．１％、Ｓｉ：０．３〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜
１．０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：３．０〜
８．０％、Ｖ：０．５〜３．０％で残部がＦｅ及び不可
避元素からなるとともに、炭化物面積率が１％以上５％
以下とすることを特徴とする冷間圧延用ワークロール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼の冷間圧延に
用いられるワークロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄鋼の冷間圧延用ワークロールと
しては５〜７％Ｃｒを含む鍛鋼が適用されてきた。また
近年、特公昭６１−１１３１０号あるいは特公平７−６
８５８８号公報に開示されるロールのようなＭｏ、Ｖ、
Ｗ等を少量添加したいわゆるセミハイス系のロールの適
用が広がりつつある。しかし、圧延した際にロール表面
にエッジマークが形成され、それが続く圧延材に転写さ
れる現象が生ずるため、圧延は順次板幅の広いものから
行なう必要がある。そのため、圧延計画の制約が大き
く、仕掛（在庫）コイルが増大するなどの問題が生じて
おり、エッジマークの形成されにくいロールおよび板幅
の制約を受けない、いわゆるスケジュールフリー圧延の
実現が求められている。

【０００３】ところで、本発明者らは冷間圧延におい
て、ワークロールに生成するエッジマークの形成メカニ
ズムを明らかにするため、圧延後のロール肌の調査を行
った。その結果、エッジマークは圧延材あるいは圧延材
表面に形成された酸化物がロール表面の圧延材の板端通
板部に周状に付着したものであることが判明した。そこ
でエッジマークの形成を抑制し、前記スケジュールフリ
ー圧延を実現するための手段として、圧延材あるいは圧
延材表面に形成された酸化物の付着を抑制することが重
要であると考えた。この抑制を行うためには炭化物の増
量が有効であることは文献（鉄と鋼，Ｖｏｌ，８１，１
９９５，Ｎｏ．１，ｐ６４〜６９）や特開平８−２６０
１００号公報等にすでに開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の冷間圧
延用ワークロールの鋳造法として適用されてきたＥＳＲ
法を用いて、ロール径がφ４００ｍｍを超える大径ロー
ルを炭化物面積率が１％を超えるような高Ｃ、高合金成
分にて鋳造した場合、凝固速度が遅いため炭化物が粗大
化し、その製造工程において鍛造による炭化物の微細化
が必要となるだけでなく、そのロールとしての使用上に
おいても、粗大炭化物を起因とする研削スクラッチが発
生するという問題があった。

【０００５】タンデム圧延機において最終製品への影響
の少ない第１スタンドにおいてはスケジュールフリー圧
延は行われた例もあるが、中間から最終スタンドにおい
てはまだ実行されるに至っていない。また、ドライ条件
下で圧延が行われる調質圧延や単一ミルで圧延を行うレ
バースミルにおいてスケジュールフリー圧延が行われた
ことはない。一方、炭化物の増量により耐焼付性が改善
されたとしても、研削スクラッチの発生はタンデムミル
中間から最終スタンドロール、調質圧延ロール、レバー
ス式ミル用ロールに適用するにあたっては製品疵の原因
となるため致命的である。そのため耐焼付性に優れ、か
つ研削性に優れたロールおよびそのようなロールの適用
によるスケジュールフリー圧延の実現が強く求められて
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述したような問題を解
消するため、発明者らはロール成分の範囲、鋳造方法に
つき、鋭意検討した結果、粗大な炭化物の生成を抑制し
つつ、炭化物の増量を実現すると共に、耐焼付性、研削
性を両立した胴径φ４００ｍｍ以上のロールの製造を可
能とし、そのようなロールの適用によりスケジュールフ
リー圧延を実現したものである。その発明の要旨とする
ところは、鋳鋼または鍛鋼からなる芯材の周囲に、連続
鋳掛肉盛法にて外層を形成してなる冷間圧延用ワークロ
ールであって、前記芯材の周囲に外層材が連続鋳掛肉盛
法にて形成され、前記外層材の成分は重量％で、Ｃ：
０．５〜１．１％、Ｓｉ：０．３〜１．０％、Ｍｎ：
０．３〜１．０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：
３．０〜８．０％、Ｖ：０．５〜３．０％、残部がＦｅ
及び不可避元素からなり、かつ炭化物面積率が１％以上
５％以下であることを特徴とする冷間圧延用ワークロー
ルにある。

【０００７】

【発明の実施の形態】ここで外層の成分を限定した理由
を以下に述べる。Ｃは硬さを得るための重要な元素であ
る。Ｃ量が０．５％より少ないと基地に固溶するＣが不
足し、十分なマトリックス硬さが得られなくなると同時
に、高合金化が難しくなる。しかし１．１％を越えると
炭化物が粗大化し強度が低下するので上限を１．１％と
した。Ｓｉ，Ｍｎはともに脱酸材であると同時に溶湯の
流動性の点から欠くことのできない元素であり一般の高
速度鋼に含まれている量を含有させるが、これらは本発
明による効果に対して何等影響を及ぼすものではない。
しかし、望ましくはＳｉおよびＭｎの最適な範囲は０．
３％以上１．０％以下である。

【０００８】ＣｒはＣと結合しやすくＭ₇ Ｃ₃ 系炭化物
を構成し、耐摩耗性を確保するうえで必要な元素である
が少ないと十分な耐摩耗性が確保できず、一方多すぎる
と炭化物が粗大化しネット状に発達する傾向があり靱性
が低下する。その最適な範囲は４．０％以上８．０％以
下である。Ｍｏは硬質の炭化物が得られ、また高温で焼
戻しを行う場合、その二次硬化に強く寄与する元素であ
る。３．０％未満の場合、炭化物としての析出が不十分
である。しかし８．０％を越えるとネット状の粗大な炭
化物となるため、その適切な範囲を３．０％以上８．０
％以下とした。Ｖは硬度の極めて高いＭＣ系炭化物を形
成するため最も強く耐摩耗性に寄与する元素である。し
かし０．５％未満であるとその効果は小さく、３％を越
えると研削性が阻害されるためその範囲を０．５％以上
３％以下とした。

【０００９】次に、本発明に係る圧延用ワークロールの
鋳造方法について説明する。従来、冷間圧延用ワークロ
ールの鋳造法として用いられてきた特開昭５４−１５９
３２３号公報や特開平８−２６０１００号公報に開示さ
れているエレクトロスラグ溶解法の場合、凝固速度が遅
く、かつその制御が容易ではない。従って、本発明の目
的である炭化物の粗大化を抑制しつつ、炭化物の増量を
図るためには連続鋳掛肉盛法の適用が望ましい。図１は
連続鋳掛肉盛法の概要を示す図である。ここで、連続鋳
掛肉盛法とは、垂直に立てられた芯材１の周囲に水冷モ
ールド７を設け、その間隙に外層成分からなる溶湯９を
加熱コイル６により加熱しつつ導入し、芯材１を断続的
に下方に引抜きながら順次凝固させ、芯材１への溶着を
進め、複合ロールを製造するものである。なお、符号４
は予熱コイル、５は耐火枠、７は水冷モールド、８はノ
ズルである。

【００１０】ところで、Ｃ量あるいは添加合金量が上記
成分範囲の上限を超えると鋳造速度を大きくしても炭化
物の粗大化は避けられず好ましくない。さらに炭化物の
面積率が５％を超えると研削時に研削スクラッチが発生
するようになる。一方、炭化物の面積率が１％を下回る
と耐摩耗性は不足する。従って、本発明においては炭化
物の面積率の適正な範囲を１％以上５％以下とした。こ
こで炭化物の粗大化を抑制するためには１０ｍｍ／分以
上の鋳造速度が確保されていることが望ましい。これは
鋳造速度が遅すぎる場合、本発明の成分範囲においても
炭化物が粗大化するためである。

【００１１】上記の耐焼付性、研削性に優れた冷間圧延
用ワークロールは、研削時において研削スクラッチが発
生せず、かつその使用時においてエッジマークの生成が
抑制され、タンデムミルにおいて第１スタンドだけでな
く中間スタンドから最終スタンドにおいて、また、調質
圧延やレバースミルにおいても板幅の制約を受けないス
ケジュールフリー圧延の実施が可能となったものであ
る。

【００１２】

【実施例】（実施例１）本発明の実施例として芯材にＳ
ＣＭ４４０丸鋼を使用し、その周囲に表１に示す成分か
らなる外層材を連続鋳掛肉盛法にて溶着させた胴径φ４
４０ｍｍ、胴長１５００ｍｍ、全長３５００ｍｍの冷延
圧延用ワークロールを製造した。また、比較例として本
発明と同じ製法の連続鋳掛肉盛法であるが成分範囲外の
ため炭化物面積率が５％を超えたもの（比較例１）、エ
レクトロスラグ溶解法によるもの（比較例２）、そして
従来、冷間圧延用ワークロールとして用いられていた５
％Ｃｒ鍛鋼製ロール（比較例３）を同じく胴径φ４４０
ｍｍ、胴長１５００ｍｍ、全長３５００ｍｍのサイズに
て製造した。なお、連続鋳掛肉盛法においては、いずれ
も鋳造速度１０〜２０ｍｍ／分となる条件にて鋳造を行
った。

【００１３】

【表１】

【００１４】研削テストはＧＣ系砥石を用いて行った。
本発明に係る実施例１〜３および従来適用されてきた５
％Ｃｒ鍛鋼製ロール（比較例３）は研削スクラッチの発
生もなく、中間スタンドから最終スタンド、さらには調
質圧延やレバースミルに適用しても問題のない良好な研
削肌が得られた。比較例１として示した炭化物面積率が
過大なロールは研削スクラッチは発生し使用に供するレ
ベルの研削肌を得ることができなかった。比較例２とし
て示したエレクトロスラグ溶解法により製造したロール
は成分、炭化物面積率ともに本発明の請求範囲を満足し
ている。しかし、凝固速度が遅いため炭化物が粗大化
し、それが原因となる研削スクラッチの発生が見られ使
用には適さなかった。

【００１５】次いで、研削性が良好であった本発明例１
〜３および比較例３に示したロールをタンデムミル中間
スタンドにおいて潤滑剤として３％エマルジョンを用い
て圧下率３５％、圧延速度８００ｍ／ｍｉｎの条件で普
通鋼の圧延を行った。本発明例１〜３に示したロールを
用いて最大板幅１３００ｍｍのコイルから最小板幅７０
０ｍｍのコイルまで順次板幅の広い順に３０コイル圧延
した後、板幅逆転し、再び最大板幅１３００ｍｍのコイ
ルから最小板幅７００ｍｍのコイルまで順次板幅の広い
順に３０コイル圧延した。その結果、幅逆転実施後も圧
延材に問題のないことが確認された。

【００１６】比較例３に示したロールについては最大板
幅１３００ｍｍのコイルから最小板幅７００ｍｍのコイ
ルまで順次板幅の広い順に１０コイル圧延した後、再び
板幅１３００ｍｍのコイルを圧延したところ、ロールに
形成されたエッジマークが圧延材に転写されていたた
め、圧延を中断した。なお、粗度の低下が大きく、耐摩
耗性においても明らかに本発明例に対し劣っていた。ま
た、本発明例１〜３に示したロールを用いて最大板幅１
３００ｍｍから最小板幅７００ｍｍの範囲の普通鋼圧延
コイルを合計７０コイル、ランダムに通板させたがいず
れのコイルも問題なく圧延を終了することが出来た。

【００１７】（実施例２）本発明の実施例として芯材に
ＳＣＭ４４０丸鋼を使用し、その周囲に表１の本発明例
４に示す成分からなる外層材を連続鋳掛肉盛法にて溶着
させた胴径φ５００ｍｍ、胴長１５００ｍｍ、全長３８
００ｍｍの冷延圧延用ワークロールを製造した。ＧＣ系
砥石を用いて研削したところ良好な研削肌が得られた。
本発明ロールをドライ条件下での調質圧延に使用した。
最大板幅１０００ｍｍから最小板幅８００ｍｍの範囲の
普通鋼圧延コイルを合計４０コイル、ランダムに通板さ
せたがいずれのコイルも問題なく圧延を終了することが
出来た。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば研削
性および耐焼付性に優れた冷間圧延用ワークロールを提
供することができ、それによりスケジュールフリー圧延
が可能となり冷間圧延の生産性の向上に大きく貢献する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳掛け肉盛法を説明する概略
図である。

【符号の説明】

１ 芯材 ２ 外層 ３ 溶湯 ４ 予熱コイル ５ 耐火枠 ６ 加熱コイル ７ 水冷モールド ８ ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/24 Ｃ２２Ｃ 38/24 (72)発明者 橋本 光生 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 山下 雅之 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内 (72)発明者 倉橋 隆郎 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳鋼または鍛鋼からなる芯材の周囲に、
   連続鋳掛肉盛法にて外層を形成してなる冷間圧延用ワー
   クロールであって、前記芯材の周囲に外層材が連続鋳掛
   肉盛法にて形成され、前記外層材の成分は重量％で、
   Ｃ：０．５〜１．１％、Ｓｉ：０．３〜１．０％、Ｍ
   ｎ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍ
   ｏ：３．０〜８．０％、Ｖ：０．５〜３．０％、残部が
   Ｆｅ及び不可避元素からなり、かつ炭化物面積率が１％
   以上５％以下であることを特徴とする冷間圧延用ワーク
   ロール。