JPS5835577B2 - ホツトレベラ−用ロ−ルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はホットレベラー用ロールの製造方法に係り、特
にすぐれた耐摩耗、耐腐食および耐焼付き性能を具備す
るホットレベラー用ロールの製造方法に関する。

ホットレベラー用ロールは厚鋼板圧延時に生じた圧延歪
等を矯正するロールであって、通常ロールの外部から水
を撒布して冷却するいわゆる外水によって冷却される。

従ってホットレベラー用ロールとしては、これらの外水
による耐腐食性のほか、鋼板との接触およびワークロー
ルとバックアップロールとの相互接触による摩耗に耐え
る耐摩耗性、耐焼付き性が要求される。

従来、ホットレベラー用ロールとしてはＪＩＳＧ４１０
５ＳＣＭ材鍛鋼ロールに表面焼入れを施したものや、Ｊ
ＩＳＧ４０５１Ｓ４５Ｃ等の母材に中Ｃｒ −Ｍ ｏ鋼
あるいは１３Ｃｒ鋼を溶接肉盛した肉盛ロール等が使用
されてきたが、いずれも満足すべきものとは言えなかっ
た。

すなわち、ＳＣＭ鍛鋼ロールや、中Ｃｒ−Ｍ。

鋼肉盛ロールは外水による腐食摩耗に弱く、これがため
にワークロールにバンクアップロール当り面とそれ以外
の所とで段付きになる段付摩耗や、バックアップロール
が摩耗してワークロールと異常接触するために生じる軸
方向縞模様が早期に発生し、これらが原因となって製品
表面にそれぞれ縦縞模様、横縞模様が転写され商品価値
を著しく低下させるという欠点があった。

又１３Ｃｒ鋼肉盛ロールは腐食摩耗に関して改善された
ロールであるが肉盛層の組織及び硬度が溶接ビード重な
り部とそれ以外のところで均一でないため、このビード
重なり部の偏摩耗が著しくなり、ロール表面の円周方向
に、いわゆるビードマークが生じ、このために上記した
ロールと同様、製品の商品価値をおとす傾向にある。

従来のホットレベラーを添付図面を参照して説明する。

第１図はホットレベラーを示す概略図である。

ホットレベラーは相対する２本のワークロール２と、そ
の上下にワークロール２をバックアップする複数個のバ
ックアップロール４と、ワークロール２に直接外水６を
撒布するヘッダー８より成るものである。

このようにヘッダー８より外水をかけてロールを冷却す
るが、このために従来のＳＣＭ鍛鋼ロールや中Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼肉盛ロールを使用するとロールが腐食され易く第２
図に示すようにワークロール２がバックアップロール４
の当り面１０とそれ以外の所とで早期に段付状に摩耗す
る。

この段付形状が板に転写して商品価値を著しく低下させ
る。

又１３Ｃｒ系ステンレス鋼溶接肉盛ロールを使用すると
、外水による腐食の問題は概ね解消されるが、溶接のビ
ードとビードの重なり部に他のところとは不均一な腐食
摩耗に弱い組織ができるため、ロール円周方向にビード
マークが早期に発生し、このマークが板に転写される傾
向にある。

この問題を解決するために、耐食性の優秀な鋼から成る
ロール素材を鍛造あるいは圧延によって製造し、これに
適当な熱処理機械加工を施して所定の形状、寸法のレベ
ラーロールを製作する必要がある。

本発明の目的は、前記従来のホットレベラー用ロールの
欠点を解消し、すぐれた耐食性、耐摩耗性ならびに耐焼
付き性を有するホットレベラー用ロールの製造方法を提
供するにある。

本発明の要旨とするところは次のとおりである。

すなわち、重量比にてＣ：０．０７〜０．４０％、Ｓ
ｉ ： ０．４５〜１．００％、Ｍｎ ： ０．５０〜
１．００φ、Ｃｒ ： １１．５０〜１４．００％を含
み残部がＦｅのほか不可避的不純物より成る鋼より鍛造
または圧延によってロール素材を形成する工程と、前記
ロール素材を９００〜１１００℃の温度範囲に加熱後油
焼入れし更に５５０〜７５０℃の温度範囲にて焼戻した
後急冷する調質処理工程と、前記ロール素材の胴部表面
のみを９００〜１１００℃の温度範囲に加熱後水焼入れ
し更に１５０〜４５０℃の温度範囲にて焼戻した後急冷
するロール胴部の表面処理工程と、を有して成りすぐれ
た耐摩耗、耐腐食および耐焼付き性能を具備することを
特徴とするホットレベラー用ロールの製造方法である。

ホットレベラーロールに要求される性能は次の如くであ
る。

（イ）温水、熱水に対する耐食性が優秀なこと。

（ロ）ピッチング、スポーリングを起こさせないための
条件及び耐摩耗性の点からバンクアップロールはＨｓ
５０以上、又ワークロールは摩耗、凝着の点からＨｓ
７０前後の硬度が必要である。

（ハ）耐焼付性（耐スケールの焼付き）の点から組織的
には残留オーステナイト量が少ないこと。

である。

このような材料としては、コルモノイ、ステライト、ス
テンレス鋼が考えられるが、焼入れ性を有し高硬度が得
られること、経済的であるということでマルテンサイト
系ステンレス材料に限られる。

本発明において使用する素材としては上記の如くマルテ
ンサイト系ステンレス鋼を選択したが、主要成分の限定
理由は次の如くである。

Ｃ：１３Ｃｒ系ステンレス鋼においてＣを増加すると焼
入れ硬さを増加するがＣ量が０．４％を越えると残留オ
ーステナイト量が増加し耐焼付性に悪影響を及ぼし、又
０．０７％未満になると焼入れ硬さが低下し前記の如き
バックアップロールで硬さＨｓが５０以上、ワークロー
ルでＨｓが７０を確保することができないので０．０７
〜０．４％の範囲に限定した。

Ｃｒ ：Ｃｒが１１．５％未満になると耐食性が悪化し
、また１４％を越すとフェライト化の傾向を示し焼入れ
性が悪化して硬さが低下するので１１．５０〜１４．０
０％の範囲に限定した。

Ｓｉ、Ｍｎ：機械的性質として引張強さ６５ｋｇ／ｍＡ
以上、伸び１５％以上、室温シャルピー衝撃値を２ｋｇ
・ｍ／ｃｌｔ以上を確保するためにＳｉＯ，４５〜１．
００％、Ｍｎ ０．５０〜１．００％の範囲に限定した
。

次に調質処理工程における熱処理温度の限定理由につい
て説明する。

先づ焼入加熱温度については、素材をオーステナイト化
し、炭化物をオーステナイトに固溶させるためにＡｃ３
変態点以上の温度にする必要から９００℃以上の加熱が
必要であるが、１１００℃を越す加熱においては、結晶
粒が粗大化し靭性を劣化させる欠点が出るので９００〜
１１００℃の温度範囲の加熱に限定した。

なお、加熱に際してはマルテンサイト系ステンレス鋼の
熱伝導度が普通鋼等に比して著しく悪いので、加熱時の
熱応力による割れが発生し易く、そのため２段加熱を行
なった方がよい。

また、マルテンサイト系ステンレス鋼の炭化物の拡散が
遅いので加熱温度における保持時間を通常の場合の２倍
位に延長した方がよい。

次に焼戻し温度を５５０〜７５０℃に限定したのは、５
５０℃未満の温度および７５０℃を越える温度では衝撃
値が低く靭性に乏しくなるからで、更に７５０℃を越す
温度での焼戻では強度を低下するので好ましくない。

調質処理工程の加熱温度と保持時間の一例は第３図に示
すとおりである。

次にロール素材胴部の表面処理工程における限定理由は
次のとおりである。

この工程における加熱温度を９００〜１１００℃に限定
した理由は前記調質処理工程における温度限定理由と同
様であるほか、残留オーステナイトを極力少くするため
である。

なお、Ｃ０，１５％以上と多くなると水焼入れ時に焼き
割れ発生のおそれがあるので冷却剤としてポリビニール
アルコール系水溶性溶剤を使用した方がよい。

表面焼入れ後１５０〜４５０℃☆☆の温度範囲の低温焼
戻しを行うが、この場合１５０℃未満の低い温度では靭
性の回復ができなく、また焼入れによる応力除去効果も
期待できない。

また反対に４５０℃を越える高温焼戻しでは硬度、靭性
を確保できず、耐食性も劣化するので好ましくない。

実施例 ワークロール用とバックアップロール用の本発明による
１３Ｃｒのマルテンサイト系ステンレスフ鋼を溶製して
鋼塊とした。

その各々の取鍋にて採取した溶鋼の化学成分の分析結果
は第１表のとおりである。

いずれの鋼塊も分塊圧延により４２０ｍｍＸ４５０闘の
ブルームとし、これを圧延してワークロール及びバック
アップロール素材とし、圧延後いずれも７５０℃にて８
時間焼鈍し炉冷した。

このロール素材より機械加工して粗加工ロールを製作し
た。

；該粗加工ロールについて本発明による調質処理および
表面焼入処理を施した。

先づ調質処理についてはワークロールは９５０■■℃に
て８時間加熱後油焼入れし、その後６５０’Ｃにて１２
時間焼戻しを行った後空冷した。

また、バックアップロールについても９５０℃にて８時
間加熱後油焼入れを行い、その後６８０℃にて５１２時
間焼戻しを行った後空冷処理した。

この調質処理後のワークロール、バックアップロールの
機械試験結果は第２表に示すとおりである。

かくの如く調質処理を施した粗仕上ロールをそれぞれ胴
部のみ次の如くして表面処理を行った。

すなわちワークロールについては中周波電気炉にて９８
５℃に加熱した後ジェット水冷による焼入れを行い、そ
の後４００℃にて１０時間焼戻しを行った。

バックアップロールについては同様に１０５０℃にて中
周波加熱した後ジェット水冷による焼入れを行い、更に
２００℃にて８時間焼戻しを行った。

この表面処理後のワークロール、バックアップロールと
も仕上加工を行い、表層部の硬さを測定した結果は第３
表に示すとおりである。

かくの如くしてロール芯部の引張り強さが６５ｋｇ／ｍ
ｙＡ以上、伸び１５％以上、室温シャルピー衝撃値２ｋ
１９・ｍ／ｃｉＡ以上のすぐれた機械的性質を有し、ロ
ール胴表面部の硬さがワークロールで常にＨｓ ６０以
上、バックアップロールでＨｓ５０以上の焼入硬化層を
有し、残留オーステナイト量が１０％以下の均一な焼戻
しマルテンサイト組織を呈するホットレベラー用ロール
を製造することができた。

本発明によるマルテンサイト系ステンレス鋼によるホッ
トレベラー用ロールを従来のＪＩＳＧ４１０５のＳＣＭ
系ロールと比較した結果は次のとおりである。

（イ）耐腐食性 従来のＳＣＭ材によるホットレベラー用ロールは外水の
使用によって腐食して板への転写があるために外水冷の
使用ができないことは既に述べたとおりであるが、その
ためにロールの温度上昇を来してバックアップロールの
焼付を生ずること等の欠点は本発明によるマルテンサイ
ト系ステンレス鋼を素材とするホットレベラー用ロール
ですべて解消し、外水冷が可能となり、焼付、チョック
揺動等の従来のトラブルはすべて解決した。

（ロ）耐摩耗性 長期に亘って調査したレベリングトン数当りの各ロール
の摩耗量は次の如くである。

すなわち、ワークロールについては従来のＳＣＭ材ロー
ルは０．０６０朋／１０．０００ｔ、本発明ロールは０
．００６關／１０．０００ ｔ、すなわち、従来のＳＣ
Ｍ系ロールに比し摩耗量が１／１０であり、バックアッ
プロールについても、従来法によるものは０．０８３間
７１０．０００ｔに対し、本発明によれば０．０１５朋
／１０．０００ｔであって、従来ＳＣＭ系ロールに比し
約１／６に減少し、極めて耐摩耗性がすぐれていること
が判明した。

（ハ）表面性状 従来のＳＣＭ系ロールでは錆などの肌荒れがみられるほ
か、へげ疵、突当て疵が発生高頻度に表面手入を必要と
したに対し、本発明によるロールによれば肌荒れが全く
見られず鏡面肌を保持し、突当て疵によって稀に手入を
要するが焼付きによるへげ疵は全く発生しなかった。

に）経済性 製作費、寿命、研削費、ロール交換費等を考慮した操業
費は本発明ロールの場合は従来ＳＣＭ系ロールに比し寿
命が大幅に延長された関係上約１１５であって格段の差
異があることが判明した。

（羽 製品品質 従来ＳＣＭ系ロールでは段付摩耗による製品鋼板に縦縞
模様の発生があったが、本発明ロールによる場合はか＼
る製品は皆無となり、製品品質を著しく向上できた。

【図面の簡単な説明】

第１図はホットレベラー用ロールの構成を示す模式正面
図、第２図は従来のワークロールにおけるバックアップ
ロールの当り面と、それ以外の所とで段付状に摩耗する
状態を示す説明図、第３図は本発明における調質処理工
程の実施例を示す温度と時間の関係図である。 ２・・・・・・ワークロール、４・・・・・・バックア
ップロール、６・・・・・・外水、８・・・・・・ヘッ
ダー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比にてＣ：０．０７〜０．４０％、Ｓｉ：０．
   ４５〜１．００％、Ｍｎ：０．５０〜１゜００％、Ｃｒ
   ：１１．５０〜１４．００％を含み残部がＦｅのほか不
   可避的不純物より成る鋼より鍛造または圧延によってロ
   ール素材を形成する工程と、前記ロール素材を９００〜
   １１００℃の温度範囲に加熱後油焼入れし更に５５０〜
   ７５０℃の温度範囲にて焼戻した後急冷する調質処理工
   程と、前記ロール素材の胴部表面のみを９００〜１１０
   ０℃の温度範囲に加熱後水焼入れし更に１５０〜４５０
   ℃の温度範囲にて焼戻した後急冷するロール胴部の表面
   処理工程と、を有して成りすぐれた耐摩耗、耐腐食およ
   び耐焼付き性能を具備することを特徴とするホットレベ
   ラー用ロールの製造方法。