JPH1147807A

JPH1147807A - 金属帯板圧延用複合ロール

Info

Publication number: JPH1147807A
Application number: JP9201453A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Kenmochi; 一仁剣持; Osamu Sonobe; 治園部; Hirotaka Kano; 裕隆狩野; Yukio Yarita; 征雄鑓田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ロール破損を招かず、鋼板表面の疵を発生す
ることのない金属帯板圧延用のロールを提供する。【構成】ロールバレルとロールネックとが異種の金属
からなる複合ロールであって、前記ロールバレルおよび
前記ロールネックのいずれか一方の接合端部の軸方向
に、他方の軸端部を嵌着するための嵌合穴を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯板の冷間圧
延用ワークロールとして用いて好適な複合ロールに関
し、とくにロール破損や圧延後の金属帯板の疵等を発生
することのない金属帯板圧延用複合ロールに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】鋼板、線材、棒鋼等の圧延において、圧
延中の疵や汚れ等を防止して表面品質を向上させ、圧延
時のロール磨耗を防止するためのロールとして、例え
ば、特開昭60−261609号公報、特開昭63−195243号公報
等に記載のような、高硬度、高ヤング率の材質を有する
ロールが開発され適用されている。従来、これらのロー
ルは、一体物または小型スリーブを鋼に固定したロール
であり、比較的ロール径が細く長さの短い物が主であっ
た。例えば、鋼板の圧延に用いられるゼンジミア圧延機
用のロールでは、一体物が使用され、ロールの径が20mm
〜90mmで、長さが300mm 〜1300mm程度であり、また、線
材圧延機用ロールでは、鋼アーバに高硬度スリーブを組
み込んで楔型リングによる円周方向応力により固定して
用いられており、ロールの径が50mm〜200mm で個々のス
リーブの長さは 100〜200mm 程度の小型ロールが主であ
った。

【０００３】近年、鋼板の製造能率の大幅な向上のた
め、完全連続式冷間タンデム圧延機等の、大型ロールを
用いた高速圧延が指向されるようになってから、圧延能
率の向上のみならず、圧延された鋼板表面の品質向上も
強く要望されるようになった。このため、鋼板表面の疵
防止、光沢の向上、ロール磨耗の防止等に有利となる高
硬度、高ヤング率の特性を有し、ロール径が150mm 以
上、ロール長さが1000mm以上といった大型ロールが望ま
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような要望に対処
する方策として、従来の技術を適用した小型ロールを軸
方向に複数個並べることが考えられる。しかし、この方
法では、ロールバレルを長くできるものの、このロール
を用いて鋼板を圧延すると、荷重により、隣り合う小型
ロールの角でロールが破損しやすいという問題、また、
圧延中には軸方向に荷重の分布が生じて、隣り合う小型
ロールの接触面で段差を生じて鋼板表面に線状の疵が発
生して残り、製品歩留りの低下を招くという問題があ
る。一方、高硬度材を素材とする一体物の大型のロール
を用いた場合には、製造コストが上昇するという問題の
ほか、大型ロールでは圧延時にロールのネック部分にチ
ョックを装着して使用するのが一般的であり、この場合
にはネック部分も高硬度の材質であるので、鋼製のチョ
ック内部のベアリングが磨耗して使用に耐えないという
問題があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、従来技術が抱え
ている上記問題を解決するための圧延用のロールを提供
することにあり、ロール破損を招かず、鋼板表面に疵を
発生させることのない金属帯板圧延用のロールを提供す
ることにある。本発明の他の目的は、バレルに高強度、
高ヤング率材料を使用しつつも、チョック内部のベアリ
ング磨耗を抑制した、安価な金属帯板圧延用のロールを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロールバレル
とロールネックとが異種の材料からなる複合ロールであ
って、前記ロールバレルおよび前記ロールネックのいず
れか一方の接合端部の軸方向に、他方の軸端部を嵌着す
るための嵌合穴を設けたことを特徴とする金属帯板圧延
用複合ロールである。

【０００７】また、本発明は、ロールバレルの接合端部
の軸方向に、ロールネックを嵌着するための嵌合穴を設
けるとともに、この嵌合穴にロールネックの軸端部を嵌
着した金属帯板圧延用複合ロールであり、ロールネック
の接合端部の軸方向に、ロールバレルを嵌着するための
嵌合穴を設けるとともに、この嵌合穴に、ロールバレル
の軸端部に突設した接合突起を嵌着した金属帯板圧延用
複合ロールである。

【０００８】さらに、これらの発明において、構成材料
として、ロールバレルにＷＣ系合金を、ロールネックに
鋼を用いた金属帯板圧延用複合ロールとすることが好ま
しい。なお、これら発明ロールは、ロール径が150mm 以
上、ロール長さが1000mm以上の大型ロールに適用するこ
とが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、鋼帯の冷間圧延を例として説明する。従来より、鋼
帯の冷間圧延では鋼製のワークロールを用いて、数100t
onf 〜数千tonfの高荷重を加えて所望の板厚まで圧延し
ている。特に、冷間圧延ではロールが磨耗しやすく、ま
た、圧延中に鋼帯板端部の耳屑や供給された圧延油中の
異物がロールと板の間にかみ込んで疵を発生しやすいと
いう問題を常に抱えていた。

【００１０】発明者らは、これらの問題解決のために、
まず、ロール材質の最適化を検討した。従来から、ロー
ルの硬度を大きくすることにより、圧延中の疵やロール
磨耗を抑制できることは知られていたが、発明者らの検
討では、ロールの硬度のみを大きくし過ぎると、ロール
の破損が起こりやすく、実用に耐えなくなることが判明
した。そこで、ロールの材質そのものに着目して検討し
た結果、ＷＣ（タングステンカーバイト）を含有するＷ
Ｃ系合金が、硬度、ヤング率とも大きく、ロール強度
も、他の酸化物、炭化物、窒化物等を含有するロールに
比較して著しく良好であり、鋼ロールと同様に、大きい
との結論を得た。そして、このＷＣ系合金としては、Ｗ
Ｃの他に、Co、Ni、Cr、Ti等のうちの１種以上を含んで
８〜25wt％含有する合金が適していることもわかった。

【００１１】次に、発明者らは、ベアリング磨耗の低
減、ロールコストの低減などの観点から、ロールの構造
を検討した。前述したように、帯板に接触して圧延する
ロールバレル部分に、小型ロールを軸方向に組み合わせ
て用いることができないため、一体物のロールバレルと
する必要がある。しかし、この場合に、ロールネック部
分まで一体化してしまうと、高硬度のロールネック部を
鋼ベアリングに組み込んでチョックに装着することとな
り、ベアリングが磨耗して使用に耐えなくなる。そこ
で、発明者等は、ロールネック部を鋼製として、この鋼
ネック部と高ヤング率の材質からなるロールバレル部と
を嵌着したロール構造とすることによりこの問題が解決
できるとの結論に達した。そして、このようなロール構
造を採用することによって、チョックのベアリング寿命
を保持できるだけでなく、ロールの製造コストも低減で
きるという効果が得られる。

【００１２】図１および図２に示す具体例に基づいて、
上記ロール構造を説明する。図１は、ロールバレル１の
接合端部であるバレル端部１ａの軸方向に、ロールネッ
ク２を嵌着するための凹状の嵌合穴３を設け、この嵌合
穴３にロールネックの軸端部を嵌合し、接合面５にて嵌
着（一般に、ほぞ接ぎとも称される）したものである。
また、図２は、ロールネック２の接合端部２ａの軸方向
に、ロールバレルを嵌着するための嵌合穴３′を設け、
この嵌合穴３′にロールバレルの軸端部に突設した接合
突起４を嵌合し、接合面５にて嵌着したものである。こ
こに、嵌着方法として、材料同士の熱膨張率の差を利用
する方法や、軸方向に押し込んで圧入する方法およびこ
れらを組み合わせる方法などの接合手段を用いることが
できる。

【００１３】上図で示した２種の異なる構造の複合ロー
ルを、鋼帯板等の冷間圧延に採用するにあたっては、こ
れら圧延時におけるロールに加わる応力や温度などの使
用条件を考慮して選択するのが望ましい。すなわち、図
中のロールネックのＡ〜Ｂの部分は、チョックのベアリ
ング部分との摩擦熱で外周側が温度が上昇しやすく、特
に、圧延荷重が小さい場合にチョック部分の温度が上昇
しやすくなる。一方、ＷＣ系合金は鋼より熱膨張係数が
小さい。これらのことを考慮して、圧延荷重が小さい場
合には、嵌合部を、熱膨張係数が大きい鋼を内側に、熱
膨張係数が小さいＷＣ系合金を外周側に配置する、図１
の構造とする。このような構造を採用することにより、
ロールの嵌着強度をより強く保持でき、圧延操業を安定
して行うことができるわけである。

【００１４】これに対して、圧延荷重が大きい場合に
は、ＷＣ系合金からなるロールバレル部は圧延中の鋼帯
板の変形で発生した熱により著しく温度が高くなる。そ
こで、この場合には、熱膨張係数が大きい鋼製のロール
ネック部と熱膨張係数の小さいＷＣ系合金との接合構造
は、図１、図２のいずれの方式もとりうる。ただし、荷
重が大きいため、径が細くなるネック部分には応力が集
中し、焼結によって製造したＷＣ系合金は鋼よりも破損
しやすくなる。この場合、ＷＣ系合金に嵌着による圧縮
応力を加えて破損を防止するとよく、そのため嵌合部
は、ＷＣ系合金を内側に、鋼製部分を外周側に配置する
図２に示す構造とするのが好ましい。

【００１５】

【実施例】以下に、複合ロールを用いて鋼帯板を冷間圧
延した場合について説明する。実施例１ＷＣにNiを15％混合した粉末を冷間静水圧プレスして焼
結した後、さらに熱間静水圧プレスし、外周を砥石研磨
することにより、外径400mm ×長さ1500mmのバレル中央
部と、その軸方向の両端に内径250 mm×外径350 mm×長
さ330 mm（嵌合穴深さ320 mm）の嵌合穴とを有し、ヤン
グ率55000 kgf/mm²、ビッカース硬さ 930の一体物合金
バレルを作製した。一方、外径250 mm×長さ345 mmの嵌
合部を一端に有する、冷間ダイス鋼製のネックを作製し
た。これを上記ロールバレルの嵌合穴に、嵌合代0.1 mm
にて嵌合して接合することによって、図１に示す複合ロ
ールを製造した。

【００１６】このロールを、５スタンド冷間タンデムミ
ルの第５スタンドに組み込んで荷重500 tonf以下の低荷
重条件の下に、素材厚み2.O mmの低炭素、酸洗済み熱延
鋼帯を板厚0.9 mmまで、ミル出側速度1600 mpmで圧延し
た。また、比較のために、以下のロールを用いて同様な
圧延を行った。上記と同様の材質にて、外径400 mm×長さ300mm のＷ
Ｃ系合金スリーブを作製し、これを軸方向に５個直列に
並べて鋼アーバの外周に装着して楔型リングによる円周
方向応力を加えて固定したロール。アルミナ系セラミックスからなる、ヤング率36000 kg
f/mm²、ビッカース硬さ1600、外径400 mm×長さ300 mm
のスリーブを作製し、これを軸方向に５個直列に並べて
鋼アーバに装着して楔型リングによる円周方向応力を加
えて固定したロール。５％Cr鍛鋼の従来の鋼ロール。

【００１７】その結果、発明に従う複合ロールでは、従
来の鋼ロールと同様、単重18ton の帯板を圧延しても、
ロール破損を起こすことなく圧延できた。また、圧延後
の鋼板表面の外観を目視で検査した結果、発明ロールを
用いた場合には、１コイル（18 ton）中で全く疵が見ら
れなかった。これに対して、ＷＣ系合金スリーブを直列
に並べた上記のロールでは、スリーブの角でロールが
破損し、圧延量10ton で圧延を中止した。上記のアル
ミナ系セラミックスロールでは、圧延を始めてまもなく
ロールが粉々に破損し圧延を中止した。また、圧延後の
鋼板表面を目視で検査した結果、従来の鋼ロールで
は、１コイル中の２ｍ長さあたり平均１個の疵が発生し
た。

【００１８】実施例２ＷＣにCoを20％混合した粉末を冷間静水圧プレスして焼
結した後、さらに熱間静水圧プレスし、外周を砥石研磨
することにより、外径600mm ×長さ1250mmのバレル中央
部と、その軸方向の両端に外径400 mm×長さ300 mmの接
合突起とを有する、ヤング率48000 kgf/mm²、ビッカー
ス硬さ 880の一体物合金バレルを作製した。一方、外径
550 mm×内径400 mmで嵌合穴深さ 301 mm の嵌合穴を有
する、５％クロム鋼製のネックを作製した。これに上記
ロールバレルの両端の接合突起を、嵌合代0.13mmにて嵌
合して接合することによって、図２に示す複合ロールを
製造した。

【００１９】このロールを、６スタンド冷間タンデムミ
ルの第１スタンドに組み込んで荷重1000tonf以上の高荷
重条件の下に、素材厚み2.3 mmの低炭素酸洗ずみ熱延鋼
帯を板厚0.23mmまで、ミル出側速度2200 mpmで圧延し
た。また、比較のために、以下のロールを用いて同様な
圧延を行った。上記と同様の材質にて、外径600 mm×長さ300mm のＷ
Ｃ系合金スリーブを作製し、これを軸方向に４個直列に
並べて鋼アーバの外周に装着して楔型リングにより円周
方向の圧縮力を加えて固定したロール。窒化珪素からなるヤング率29000 kgf/mm²、ビッカー
ス硬さ1600、外径400 mm×長さ300 mmのスリーブを作製
し、これを軸方向に５個直列に並べて鋼アーバに装着し
て楔型リングにより円周方向の圧縮力を加えて固定した
ロール。５％Cr鍛鋼の従来ロール。

【００２０】その結果、発明に従う複合ロールでは、従
来の鋼ロールと同様、単重23ton の帯板を圧延しても、
ロールは破損することなく圧延できた。また、圧延後の
表面を目視で検査した結果、発明ロールを用いた場合に
は、１コイル（23ton ）中で全く疵が見られなかった。
これに対して、ＷＣ系合金スリーブを直列に並べた上記
のロール、および上記の窒化珪素スリーブを用いた
ロールでは、スリーブの角でロールが破損し、圧延量１
ton で圧延を中止した。また、圧延後の鋼板表面を目視
で検査した結果、従来の鋼ロールでは１コイル中の２
ｍ長さあたり平均0.7 個の疵が発生した。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の複合ロー
ルによれば、金属帯板の冷間圧延用として大型化したロ
ールを提供することができる。そして、高硬度、高ヤン
グ率の特性を有するＷＣ系合金をバレルに、鋼をネック
に用いた複合ロールにより、圧延時のロール破損を招く
ことなく、圧延後の帯板表面の疵もない、安価な金属帯
板圧延用のロールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロールバレル端部に嵌合穴を設けた複合ロール
の断面図である。

【図２】ロールネックに嵌合穴を設けた複合ロールの断
面図である。

【符号の説明】

１ロールバレル１ａバレル端部１ｂバレル中央部２ロールネック２ａネック端部３バレルの嵌合穴３′ ネックの嵌合穴４接合突起５接合面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者狩野裕隆千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者鑓田征雄千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロールバレルとロールネックとが異種の
材料からなる複合ロールであって、前記ロールバレルお
よび前記ロールネックのいずれか一方の接合端部の軸方
向に、他方の軸端部を嵌着するための嵌合穴を設けたこ
とを特徴とする金属帯板圧延用複合ロール。
【請求項２】ロールバレルの接合端部の軸方向に、ロ
ールネックを嵌着するための嵌合穴を設けるとともに、
この嵌合穴にロールネックの軸端部を嵌着したことを特
徴とする請求項１に記載の金属帯板圧延用複合ロール。
【請求項３】ロールネックの接合端部の軸方向に、ロ
ールバレルを嵌着するための嵌合穴を設けるとともに、
この嵌合穴に、ロールバレルの軸端部に突設した接合突
起を嵌着したことを特徴とする請求項１に記載の金属帯
板圧延用複合ロール。
【請求項４】構成材料として、ロールバレルにＷＣ
（タングステンカーバイト）系合金を、ロールネックに
鋼を用いた請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属帯
板圧延用複合ロール。